Erstellen kohäsiver Materialien

Mit der Benutzeroberfläche "Kohäsives Material erstellen" können Sie ein kohäsives Material erstellen.

Jedes kohäsive Material, das von Simulation Composite Analysis verarbeitet wird, wird von Abaqus/Standard als benutzerdefiniertes Material betrachtet. Die Benutzeroberfläche "Kohäsives Material erstellen" bietet eine einfache Möglichkeit zum Erstellen dieser kohäsiven Materialdefinitionen in der Abaqus-Eingabedatei. Sie können das kohäsive Material, einschließlich der Schadensbeginn- und Schadensentwicklungsparameter, vollständig definieren. Beachten Sie, dass kohäsive Materialien in Simulation Composite Analysis nur zu Abaqus/Standard-Analysen kompatibel sind.

Um die Benutzeroberfläche "Kohäsives Material erstellen" aus Abaqus/CAE zu öffnen, gehen Sie zur Hauptwerkzeugleiste und wählen Sie Plug-Ins > Autodesk > Kohäsives Material erstellen. Die Benutzeroberfläche wird wie unten dargestellt angezeigt.

Wie oben gezeigt, gehören zahlreiche Schritte zur Verwendung der Benutzeroberfläche "Kohäsives Material erstellen", um einen kohäsiven Materialtyp für Simulation Composite Analysis zu definieren. Diese Schritte werden unten beschrieben. Eine technische Erläuterung dieser Parameter finden Sie in Anhang B.

1. Materialname – Geben Sie den Namen des gewünschten Materials ein. Dieser Name wird unter der Struktur "Materialien" in Abaqus/CAE angezeigt, nachdem das Material hinzugefügt wurde.
2. Normale Steifheit – Zahl über null zur Definition der normalen Steifheit K_nn des kohäsiven Materials. K_nn setzt die normale Zugkraft im kohäsiven Material folgendermaßen zur Dehnung in Beziehung:

   t_n = K_nnε_n

   wobei t_n die normale Zugkraft und ε_N die Dehnung in Richtung der Normalen (lokale Richtung 3) ist.

3. Steifheit bei erster Scherung – Zahl über null, die die Steiheit bei erster Scherung K_ss des kohäsiven Materials definiert. K_ss setzt die Zugkraft in der lokalen Richtung 1 im kohäsiven Material folgendermaßen zur Dehnung in Beziehung:

   t_s = K_ssε_s

   wobei t_s die Zugkraft bei erster Scherung und ε_s die Dehnung in der lokalen Richtung 1 ist.

4. Steifheit bei zweiter Scherung – Zahl über null, die die Zugkraft bei zweiter Scherung K_tt des kohäsiven Materials definiert. K_tt setzt die Zugkraft in der lokalen Richtung 2 im kohäsiven Material folgendermaßen zur Dehnung in Beziehung:

   t_t = K_ttε_t

   wobei t_t die Zugkraft bei zweiter Scherung und ε_T die Dehnung in der lokalen Richtung 2 ist.

5. Maximale normale Zugkraft – Zahl über null, die den maximalen Betrag der Zugkraft darstellt, die das kohäsive Material in normaler Richtung (lokale Richtung 3) aushalten kann, bevor der Schaden einsetzt, ausgedrückt als S_n.
6. Maximale Zugkraft bei erster Scherung – Zahl über null, die den maximalen Betrag der Zugkraft darstellt, die das kohäsive Material in normaler Richtung (lokale Richtung 1) aushalten kann, bevor der Schaden einsetzt, ausgedrückt als S_s.
7. Maximale Zugkraft bei zweiter Scherung – Zahl über null, die den maximalen Betrag der Zugkraft darstellt, die das kohäsive Material in normaler Richtung (lokale Richtung 2) aushalten kann, bevor der Schaden einsetzt, ausgedrückt als S_t.
8. Kriterium des Schadensbeginns – Damit können Sie ein Schadensbeginnkriterium auf Basis der maximalen oder der quadratischen Zugkraft auswählen. Das Kriterium der maximalen Zugkraft definiert den Schadensbeginn als Zeitpunkt, zu dem beliebige Zugkräfte ihren entsprechenden Wert für maximale Zugkraft erreichen oder überschreiten. Das Kriterium auf quadratischer Basis verwendet eine quadratische Interaktion der Zugkraft zu maximalen Zugkraftverhältnissen, um den Schadensbeginn zu prognostizieren.
9. Methode der Schadensentwicklung – Damit können Sie wählen, wie sich der Schaden nach Schadensbeginn entwickelt. Sobald der Schaden in einem kohäsiven Material einsetzt, wird die Steifheit des Materials verringert, während die Materialverformung zunimmt. Schließlich nimmt die Steifheit des kohäsiven Materials auf null ab, und das Material hält keiner Belastung mehr stand. Es stehen drei Methoden zur Verfügung:

   • Verschiebung

   • Energie

   • Energie (Gemischter Modus - Potenzgesetz)

10. Variablenparameter – Die Wahl der Schadensentwicklungsmethode bestimmt die Eingabe für dieses Feld. Es stehen folgende Eingaben für die einzelnen Schadensentwicklungsmethoden zur Verfügung:
    • Verschiebung – Dieser Wert ist die Verschiebung bei Ausfall, eine Zahl über null, die den Unterschied zwischen der effektiven Verschiebung und der effektiven Verschiebung bei Schadensbeginn definiert, ausgedrückt als .
    • Energie – Dieser Wert ist die Bruchenergie, eine Zahl über null, die die gesamte, durch das Versagen abgeführte Energie definiert, ausgedrückt als G^c. In mathematischen Termen ist dieser Wert der Bereich unter der Zugkraft-Trenn-Kurve.
    • Energie (Gemischter Modus - Potenzgesetz) – Dieser Wert ist die Bruchenergie im normalen Modus, eine Zahl über null, die die gesamte, durch das Versagen abgeführte Energie in einem reinen normalen Modus definiert, ausgedrückt als .
11. Bruchenergie im ersten Schermodus – Zahl über null, die die gesamte, durch das Versagen abgeführte Energie in einem reinen ersten Schermodus definiert, ausgedrückt als .
12. Bruchenergie im zweiten Schermodus – Zahl über null, die die gesamte, durch das Versagen abgeführte Energie in einem reinen zweiten Schermodus definiert, ausgedrückt als .
13. Alpha – Der Exponent, der in der Schadensentwicklungsgleichung im Mischmodus-Potenzgesetz verwendet wird, ausgedrückt als α.

Zusätzlich zur Definition des Materials benötigen kohäsive Materialien in Simulation Composite Analysis einen kohäsiven Abschnitt, damit sie im Modell verwendet werden können. Der kohäsive Abschnitt kann wie jeder andere kohäsive Abschnitt in Abaqus erstellt werden. Wählen Sie im Modul "Abaqus/CAE Eigenschaft" die Option Abschnitt > Erstellen, um die Schnittstelle "Abschnitt erstellen" aufzurufen. Der kohäsive Abschnitt befindet sich unter der Kategorie Andere. Beim Bearbeiten des Abschnitts muss die Reaktion auf Zugkrafttrennung gesetzt werden (siehe Abbildung unten). Es ist auch erforderlich, die anfängliche Stärke auf einen Eins-Element-Wert (1) zu setzen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Nominaldehnungen des kohäsiven Elements gleich den Verschiebungen sind; außerdem vereinfacht es die Definition der Eigenschaften des kohäsiven Materials.