Simulation Composite Analysis drückt Konstitutivbeziehungen aus und berechnet die Spannung im Hauptmaterial-Koordinatensystem des Verbundmaterials. Bei unidirektionalen Mikrostrukturen ist das vorgabemäßige Hauptmaterial-Koordinatensystem auf die Richtung '1' ausgerichtet, die an der Faserrichtung ausgerichtet ist, während die Richtungen '2' und '3' auf der Querisotropieebene des Verbundmaterials liegen. In Situationen, in denen der Modellerstellungsprozess dadurch komfortabler oder einfacher wird, können Sie die Ausrichtung des Hauptmaterial-Koordinatensystems des Produkts ändern, sodass Richtung '2' auf die Faserrichtung ausgerichtet ist, während die Richtungen '1' und '3' in der Ebene der Querisoptropie des Verbundmaterials liegen.
Bei gewebten Mikrostrukturen ist das vorgabemäßige Hauptmaterial-Koordinatensystem auf die Richtung '1' ausgerichtet, die an der Schussgarnrichtung ausgerichtet ist, während die Richtung '2' der Kettgarnrichtung und die Richtung '3' der Richtung außerhalb der Ebene entspricht. In Situationen, in denen der Modellerstellungsprozess dadurch bequemer oder einfacher wird, können Sie die Ausrichtung des Hauptmaterial-Koordinatensystems ändern, sodass Richtung '2' auf die Schussgarnrichtung ausgerichtet ist, während Richtung '1' der Kettgarnrichtung entspricht. Darüber hinaus können Sie die Ausrichtung des Material-Koordinatensystems ändern, sodass Richtung '3' auf die Schussgarnrichtung ausgerichtet ist, während Richtung '2' der Kettgarnrichtung entspricht.
Die zweite Benutzermaterialkonstante gibt die Ausrichtung des verwendeten Hauptmaterial-Koordinatensystems an. Der numerische Wert (1 oder 2 für unidirektionale Materialien und 1, 2 oder 3 für gewebte Materialien) der zweiten Benutzermaterialkonstante gibt an, welche der Hauptmaterial-Koordinatenachsen (für unidirektionale Verbundwerkstoffe) auf die Faserrichtung oder (für gewebte Verbundwerkstoffe) auf die Schussgarnrichtung ausgerichtet wird. Die Verfügbarkeit von anderen Ausrichtungen für das Hauptmaterial-Koordinatensystem bietet mehr Flexibilität beim Festlegen der Ausrichtung der Materiallagen in einer Abschnittsdefinition.
Sie sollten sich bewusst sein, dass Abaqus/Standard den Verbunddurchschnitts-Zustand für Spannung und Dehnung in das Koordinatensystem ausgibt, das von der zweiten Benutzermaterialkonstante angegeben wird. Die Konstituentendurchschnitts-Zustände für Spannung und Dehnung (in SDV7, SDV8, ..., SDV90 abgelegt) werden jedoch immer in das vorgabemäßige Hauptmaterial-Koordinatensystem von Simulation Composite Analysis ausgegeben. Beispiel: Wenn die zweite Benutzermaterialkonstante mit 2 angegeben ist, werden alle Verbunddurchschnitts-Zustände für Spannung und Dehnung in das lokale, von Ihnen definierte System ausgegeben, wobei die lokale Richtung 2 entweder der Längsachse der Fasern bei unidirektionalen Materialien oder der Schussachse bei gewebten Materialien entspricht. Beachten Sie jedoch, dass alle Konstituentendurchschnitts-Zustände für Spannung und Dehnung im vorgabemäßigen Haupt-Koordinatensystem des unidirektionalen oder gewebten Verbundmaterials gemeldet werden.
- Bei unidirektionalen Mikrostrukturen ist das vorgabemäßige Hauptmaterial-Koordinatensystem auf die Richtung '1' ausgerichtet, die an der Faserrichtung ausgerichtet ist, während die Richtungen '2' und '3' auf der Querisotropieebene des Verbundmaterials liegen.
- Bei gewebten Mikrostrukturen ist das vorgabemäßige Hauptmaterial-Koordinatensystem auf die Richtung '1' ausgerichtet, die an der Schussgarnrichtung ausgerichtet ist, während die Richtung '2' der Kettgarnrichtung und die Richtung '3' der Richtung außerhalb der Ebene entspricht.
Beachten Sie die folgende Anweisung *USER MATERIAL, die in einer Abaqus-Eingabedatei angezeigt wird und eine unidirektionale Mikrostruktur darstellt.
*USER MATERIAL, CONSTANTS=16 1, 2, 1, 0, 0, 0, 0, 0 0, 0, 0, 0.1, 0.01, 0, 0, 0
Beachten Sie, dass der zweiten Benutzermaterialkonstante der Wert 2 zugewiesen wird. Dieses bestimmte Material verwendet deshalb ein Hauptmaterial-Koordinatensystem, in dem die Achse '2' auf die Verstärkungsfasern ausgerichtet ist und die Achsen '1' und '3' in der Ebene der Querisotropie des Verbundmaterials liegen. Im folgenden Beispielproblem werden die Auswirkungen veranschaulicht, wenn der zweiten Benutzermaterialkonstante der Wert 2 zugewiesen wird.
Beispiel
Stellen Sie sich ein zylindrisches Rohr aus zwei unidirektionalen Verbundmateriallagen vor. Beide Verbundlagen sind aus demselben Verbundmaterial gefertigt, jedoch ist die Ausrichtung der Verstärkungsfasern beider Lagen unterschiedlich. Die Verstärkungsfasern der inneren Lage sind auf die Axialrichtung des Zylinders ausgerichtet, während die Verstärkungsfasern der äußeren Lage auf die Umfangsrichtung des Zylinders ausgerichtet ist. Die roten Linien in der folgenden Abbildung zeigen die Ausrichtung der Verstärkungsfasern in der inneren und äußeren Verbundlage.
Um die Auswirkungen der Angabe des Werts 2 für die zweite Benutzermaterialkonstante zu veranschaulichen, sehen Sie sich die folgenden Anweisungen an, die aus einer Abaqus-Eingabedatei entnommen wurden. Der zweiten Benutzermaterialkonstante wird der Wert 2 zugewiesen, wodurch angegeben wird, dass die Achse '2' des Hauptmaterial-Koordinatensystems auf die Verstärkungsfasern ausgerichtet ist. Beachten Sie, dass ** einen Kommentar in einer Abaqus-Eingabedatei kennzeichnet.
** Define a Simulation Composite Analysis composite material. ** Note that the ‘2’ axis of the principal material ** coordinate system is aligned with the fiber direction. *MATERIAL, name=IM7_8552 *DEPVAR 7 *USER MATERIAL, CONSTANTS=16 1, 2, 1, 0, 0, 0, 0, 0 0, 0, 0, 0.1, 0.01, 0, 0, 0 ** ** Define a local cylindrical coordinate system for the ** inner composite ply. Note that the local cylindrical ** coordinate system is rotated so that the local ‘2’ axis ** points in the global axial direction. *Orientation, name=axial_fibers, system=CYLINDRICAL 0., 0., 0., 0., 0., 1. 1, 90. ** ** Define a solid section for the inner composite ply. *Solid Section, elset=innerPly, orientation=axial_fibers, material=IM7_8552 ** ** Define a local cylindrical coordinate system for the ** outer composite ply. Note that there is no need to ** rotate the local cylindrical coordinate system since ** the local ‘2’ axis points in the global hoop direction. *Orientation, name=hoop_fibers, system=CYLINDRICAL 0., 0., 0., 0., 0., 1. 1, 0. ** ** Define a solid section for the outer composite ply. *Solid Section, elset=outerPly, orientation=hoop_fibers, material=IM7_8552
Beachten Sie, dass die Ausrichtung der lokalen Zylinderkoordinatensysteme (angegeben in den *ORIENTATION-Anweisungen) zur für das Hauptmaterial-Koordinatensystem gewählten Konvention konsistent sein muss. Beispiel: Das lokale Zylinderkoordinatensystem für die innere Lage wird gedreht, damit die lokale Achse '2' immer in die globale axiale Richtung weist. Im Gegensatz dazu muss das lokale Zylinderkoordinatensystem für die äußere Lage nicht gedreht werden, da seine lokale Achse '2' immer in die globale Umfangsrichtung weist.