다층 나선형 스트랜드의 비탄성 구성 거동 모델링. 히스테리시스 연산자 접근법과 다중 스케일 모델 비교

유연한 슬렌더 기술 장치에서 비탄성 효과의 시뮬레이션은 지난 몇 년 동안 증가하는 관심을 받고 있다. 특정 응용에 관련된 효과에 따라 다양한 접근 방식이 고려되었다. 최근, 축 방향 힘에 의해 영향을 받는 나선형 스트랜드의 소산적 비선형 굽힘 반응을 모델링하기 위해 혼합 응력 변형 기반의 계산적 동질화가 제안되었다. 본 연구에서는 이 스트랜드들의 순차적 반응만을 사용하여 주기적 반응을 예측하기 위해 레올로지 모델과 데이터 기반의 그레이박스 모델이라는 두 가지 접근 방식을 제안한다. 첫 번째 접근에서는 굽힘 스프링과 슬라이더로 구성된 시스템을 사용하여 스트랜드의 굽힘 강성에 대한 다양한 기여를 모델링한다. 데이터 기반 접근은 히스테리시스 연산자라는 수학적 도구를 활용한다. Prandtl-Ishlinskii 연산자는 히스테리틱 행동을 보이는 현상의 입력-출력 관계 모델링에 중요한 역할을 하며, 기본 정지 연산자의 가중된 중첩으로 표현될 수 있다. 두 접근 방식을 비교하면 특정 클래스의 히스테리시스 연산자 모델의 매개변수에 대한 더 나은 이해와 명시적인 물리적 해석을 이끌어낸다.