Jaký problém software řeší?

Vystavíme-li pevné těleso napětí (tah, komprese), částice uvnitř tělesa se pohybují. Pokud toto napětí překročí jistý práh, deformace v důsledku takového napětí je nevratná. Pro určitou skupinu materiálů je charakteristickou vlastností, že na zatížení poměrně malým napětím reagují velkou změnou tvaru a rozměrů. Tato změna může být v řádu desítek, často však i stovek procent původních rozměrů.

Podstatnou vlastností těchto materiálů je dále schopnost rychle se vrátit k původnímu tvaru a k původním rozměrům, a to hned po odlehčení. Pokud materiál má obě tyto vlastnosti, jedná se o materiál hyperelastický. Hyperelastické charakteristiky vykazují např. gumy nebo měkké biologické tkáně.

Porozumění chování těchto materiálů nevystačí s vnějším pozorováním, ale je třeba zaměřit se na děje, které probíhají v jejich vnitřní struktuře. Napěťově deformační odezvy hyperelastických materiálů neprobíhají lineárně a je náročné je simulovat. K tomu napomáhají konstitutivní modely, které se v dnešní době realizují s počítačovou podporou.

Na půdě VUT v Brně vznikl nový softwarový nástroj

Software HYPERFIT slouží k identifikaci parametrů hyperelastických konstitutivních modelů. Softwarový nástroj implementuje velké množství konstitutivních modelů v současnosti používaných pro výpočtové simulace elastomerů (pryží) a měkkých tkání (cévní stěny, apod.), několik typů experimentálních testů, neomezený počet vstupních experimentálních zkoušek, několik druhů vah pro váženou regresi, různé druhy reziduí, specifické modely pro ne-elastické efekty a mnoho jiných parametrů a nastavení přístupných pro uživatele.

Přidanou hodnotu softwaru HYPERFIT představuje zejména sjednocení různých postupů do jednotného nástroje, který navíc není závislý na nadřazené komerční platformě a který lze snadno rozšiřovat. Na rozdíl od většiny komerčních systémů také nabízí nejnovější funkcionality (on-line zobrazování apod.).

Řešení pro praxi

Software HYPERFIT může být využit v různých sférách lidského zájmu, tam, kde se lze setkat s hyperelastickými materiály. Mezi konkrétní směry sledované na Fakultě strojního inženýrství patří modelování chování materiálů při crash-testech (při jakých situacích nárazu ještě nebude ohrožena posádka vozidla) nebo simulace chování výdutí tepen (za jakých podmínek hrozí protržení aneurysma a jaké parametry musí případně splňovat umělá náhražka cévy).

Autor programu, Ing. Pavel Skácel, Ph.D., působí na Ústavu mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky FSI VUT v Brně.