Lineare elastische Analyse

Führen Sie eine lineare elastische Analyse aus, um Vergleiche durchzuführen.

Abaqus umfasst ein dreidimensionales Kontinuumelement (z. B. C3D8R), das ein mehrschichtiges Verbundlayup verwenden kann. Die Verwendung von Kontinuumelementen, die explizit alle sechs Spannungskomponenten (σ₁₁, σ_22, σ₃₃, σ₁₂, σ_13, σ₂₃) berücksichtigen, stellt sicher, dass die Kriterien für das Materialversagen die Querspannungskomponenten (σ₃₃, σ_13, σ₂₃) verwenden können, die in herkömmlichen oder Kontinuumschalenelementen vernachlässigt (oder lediglich angenähert) werden. Um die Bedeutung der expliziten Berücksichtigung der Querspannungskomponenten zu verdeutlichen, wird eine einfache lineare elastische Analyse ausgeführt, um den Vergleich der Größen der Ebenen- und Querspannungskomponenten in den am stärksten belasteten Bereichen des Modells zu ermöglichen.

Modell

ASCA_EP1_linear_elastic_solid.inp

• Elementtyp: C3D8R
• Gesamtdicken-Netzdichte:
  • Verbunddeckschichten: 1 Element
  • Schaumkern: 1 Element

Ergebnisse

Die folgende Abbildung zeigt den Spannungszustand für einen Punkt in der Außenflächenschicht in der Nähe der oberen linken Ecke der Zugangstür des Verbundkegels. Das Ausfallkriterium für die Faserkonstituente ist abhängig von drei Spannungskomponenten (σ₁₁, σ₁₂, σ₁₃). Die weitere Untersuchung zeigt, dass die Scherspannung (σ₁₃) zu vernachlässigen ist im Vergleich zu den Spannungen in der Ebene (z. B. σ₁₃ ist nur 0.1 % von σ₁₁). Dies weist darauf hin, dass Querspannungen keinen wichtigen Beitrag zum Faserversagen leisten. Auf der anderen Seite wird das Matrixkonstituentenversagen von allen sechs Spannungskomponenten gesteuert. Indem man die Größe der Spannungen außerhalb der Ebene (σ₃₃, σ_13, σ₂₃) mit der Größe der Spannungen in der Ebene (σ₂₂, σ₁₂) vergleicht, kann man erkennen, dass die Spannungen außerhalb der Ebene erheblich zum Matrixausfallkriterium beitragen. Um ein Versagen der Struktur präzise vorhersagen zu können, muss der Matrixausfall ordnungsgemäß erfasst werden. Denn nach einem Matrixausfallereignis wird die Matrixkonstituentensteifheit reduziert und die Spannungsumverteilung bewirkt eine höhere Spannung in den Fasern.

Da die Querspannungen in bestimmten Bereichen großer Verbundstrukturen nicht vernachlässigbar sind, wird empfohlen, dass Volumenkörperelemente verwendet werden, wenn dies möglich ist. Dies wird später veranschaulicht werden, wenn Volumenkörperelemente mit Kontinuumschalenelementen verglichen werden (Auswirkung des Elementtyps auf die progressive Ausfallreaktion).