Abaqus中复合材料的累积损伤与失效 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/28 23:56:25星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

HSNMTCRT 在分析过程基体断裂萌生准则所经历的最大值。 HSNMCCRT 在分析过程基体破碎萌生准则所经历的最大值。

对于上述变量表明在损伤模型中损伤萌生准则是否已满足,如果这个值小于1.0,则表明损伤萌生准则还没有得到满足,若这个值大于等于1.0表示该准则已满足。如果定义了一个损伤演化模型,则这个变量的最大值不会超过1.0。如果你没有定义损伤演化模型,这个变量可以大于1.0,这个值表明已超出准则的数量。

其他参考

Hashin, Z., and A. Rotem, “A Fatigue Criterion for Fiber-Reinforced Materials,” Journal of Composite Materials, vol. 7, pp. 448–464, 1973.

Hashin, Z., “Failure Criteria for Unidirectional Fiber Composites,” Journal of Applied Mechanics,vol. 47, pp. 329–334, 1980

19.3.3 纤维增强复合材料的损伤演化与单元去除

产品:Abaqus/Standard Abaqus/ Explicit Abaqus/ CAE 参考文献

? “Progressive damage and failure,” Section 19.1.1

? “Damage initiation for fiber-reinforced composites,” Section 19.3.2 ? *DAMAGE EVOLUTION

? “Damage evolution” in “Defining damage,” Section 12.8.3 of the Abaqus/CAE User’s Manual, in the online HTML version of this manual 概论

Abaqus中的纤维增强复合材料的损伤演化能力: ?假定损伤的特点是材料的刚度逐步退化,导致材料失效; ?要求未损伤材料为线弹性行为;

?考虑到四个不同的失效模式:纤维拉伸失效,纤维压缩失效,基体断裂失效,基体破碎; ?使用四个损伤变量来描述每个失效模式的损伤; ?必须结合Hashin的损伤萌生准则一起使用;

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?基于损伤过程中的能量消耗;

?提供几种失效时行为的选择,包括从网格中去除单元;;

?可以结合本构方程的粘滞阻力一起使用来提高软化机制的收敛速度。 损伤演化

上一节讨论了纤维增强复合材料在平面应力作用下的损伤萌生。本节将讨论材料在定义损伤演化模型情况下的损伤萌生前的行为。损伤萌生前,材料是线性弹性,有一个平面应力各向异性材料的刚度矩阵。此后,材料行为依据下式计算:

??cd?

这里ε是应变和Cd是损伤弹性矩阵,其形式是:

其中伤状态,

反映剪切损伤的现状,

是泊松比。

反映了纤维损伤的现状,

反映当前基体的损

是在纤维方向的弹性模量,是垂直方向的弹性模量,

是剪切模量,

损伤变量df,dm和ds是由损伤变量dft,dfc,dmt,dmc推导出的,对应先前所讨论的四个失效模式,如下:

?主要用来评估损伤萌生准则是有效应力张量的分量。有效应力张量?(见“纤维增强

复合材料的损伤开始”第19.3.2节关于有效应力张量计算的说明)。 每种模型中损伤变量的演化

为减轻材料软化的过程中的网格依赖性,Abaqus在计算中引入特征长度,使本构关系表

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示为应力-位移关系。损伤变量发生变化得到图19.3.3-1所示的应力-位移曲线,损伤开始之前正斜率的应力--位移曲线对应线性弹性材料的状态;损伤萌生后的负斜率,是根据相应损伤变量的变化得到的,损伤变量根据下面所示的方程计算。

四种失效模式下的等效位移和应力,定义如下: 纤维拉伸

纤维压缩

基体断裂

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基体破碎

对于平面应力单元,特征长度Lc作为一个集成点面积的平方根计算。上述方程中的符号〈〉代表麦考括号运算符,定义为:

当??R时,????(???)/2

0损伤萌生(即?eq??eq)后的行为,如图19.3.3-1所示,一个特定的模型的损伤变量由下式给出

0f其中?eq是达到萌生准则时的初始等效位移,?eq是材料完全损伤时的位移。其关系显示在图

19.3.3-2。

图19.3.3-2 损伤变量与等效位移函数关系图

0 各种模型的?eq值取决于材料的弹性刚度和强度参数,二者是损伤萌生定义的一部分(见

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