Coupled and uncoupled constitutive equations of linear elasticity and viscoelasticity of orthotropic materials

The study concerns the linear elastic and viscoelastic constitutive modelling of homogeneous orthotropic solid bodies. The considerations are based on well-known coupled standard/inverse constitutive equations of elasticity. The author has derived new uncoupled standard/inverse constitutive equations of elasticity, new uncoupled standard/inverse constitutive equations of viscoelasticity, and new coupled standard/inverse constitutive equations of viscoelasticity of orthotropic materials. A homogeneous orthotropic material is deseribed by 9 elastic and 18 viscoelastic constants, clearly interpreted physically. Simpler materials, i.e. monotropic and isotropic solid bodies, are also considered. In addition, the separation of shear and bulk strains in the uncoupled constitutive equations of elasticity has been examined numerically for exemplary materials.

Praca dotyczy modelowania konstytutywnego jednorodnych ortotropowych ciał stałych w zakresie linowym, sprężystym i lepkosprężystym. Podstawą rozważań są znane sprzężone standardowe/odwrotne równania konstytutywne liniowej sprężystości tych materiałów. Wyznaczono niesprzężone standardowe/odwrotne równania konstytutywne liniowej sprężystości, sformułowano niesprzężone standardowe/odwrotne równania konstytutywne liniowej lepkosprężystości, a następnie wyznaczono sprzężone standardowe/odwrotne równania konstytutywne liniowej lepkosprężystości ortotropowych ciał stałych. Jednorodny materiał ortotropowy opisano za pomocą 9 stałych sprężystości i 18 stałych lepkosprężystości z podaniem przejrzystej interpretacji fizycznej tych stałych. Rozważono również przypadki szczególne materiału monotropowego i izotropowego. Dodatkowo, przetestowano numerycznie rozdzielenie odkształceń postaciowych i objętościowych w przypadku niesprzężonych równań konstytutywnych sprężystości materiałów ortotropowych i monotropowych.