Erste Fehleranalyse

Führen Sie eine Analyse durch, um den ersten Fehler zu untersuchen.

Im ersten Versuch einer progressiven Fehleranalyse wird eine Gesamtdicken-Netzdichte von 1 Element pro Deckschicht und 1 Element für den Kern verwendet, also insgesamt 3 Elemente durch die Dicke der Sandwichkonstruktion. In diesem Fall wird das C3D8R (reduziertes Integrationselement) verwendet.

Anmerkung: Es ist möglich, ein einzelnes Element durch die Dicke der gesamten laminierten Sandwichstruktur zu verwenden; aufgrund der relativ hohen elastischen Nachgiebigkeit des dicken Schaumkerns führt ein einzelnes Element über die gesamte Sandwichdicke zu sehr ungenauen Ergebnissen.

Modell

ASCA_EP1_1elemFace_1elemCore.inp

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

Ergebnisse

Die folgende Tabelle zeigt das Lastniveau, für das die einzelnen Ausfalltypen prognostiziert werden. Die Kriterien zur Vorhersage von lokalisierten Matrix- und Faserfehlern werden im Abschnitt Theoriehandbuch detailliert erläutert. Beachten Sie, dass die Lastniveaus für Matrix- und Faserfehler die Last angeben, bei der ein lokalisierter Matrix- oder Faserfehler zum ersten Mal auftritt. Beachten Sie, dass diese erste Instanz des Matrix- oder Faserfehlers an einem Gaußschen Integrationspunkt innerhalb einer der Materialverbundlagen in einem der Elemente des Modells auftritt. In einer großen Verbundstruktur mit Tausenden (oder Millionen) von Gaußschen Integrationspunkten ist eine große Anzahl von lokalisierten Konstituentenfehlern erforderlich, um einen sichtbaren Unterschied bei der Gesamtsteifheit der Verbundstruktur zu bewirken.

Globale Strukturausfälle können auf verschiedene Arten definiert werden, aber für dieses Beispielproblem ist der globale Ausfall definiert als große Unterbrechung der allgemeinen vertikalen Lastverschiebungskurve der Verbundstruktur. Die gesamte vertikale Verformung der Verbundstruktur wird anhand der vertikalen Verschiebung am Lastanwendungspunkt 0° im Bild im Abschnitt Problembeschreibung gemessen. Da Lastkopf und Adapter als steif gelten, weist eine große Unterbrechung der vertikalen Lastverschiebungskurve auf eine sehr schnelle Ausbreitung von lokalisierten Materialausfällen bei einem bestimmten Lastinkrement hin. Dies führt zu einer umfassenden Verringerung der Steifheit der Verbundstruktur.

Das Diagramm unten zeigt die allgemeine vertikale Lastverschiebungskurve der Verbundstruktur. Sie sehen, dass die Gesamtreaktion der Struktur so lange linear erscheint, bis bei Lastniveau 57 % der globale Strukturausfall eintritt. Wie in der Tabelle unten dargestellt erfolgt der erste lokalisierte Matrix-Fehler bei Last 49 %, der erste lokalisierte Faserfehler bei Last 57 %. Alle lokalisierten Ausfälle im Lastbereich 49 bis 57 % reichen jedoch nicht aus, um eine sichtbare Änderung der allgemeinen Lastverschiebungsreaktion der Struktur zu bewirken. Wenn die Last von 57 auf 58 % erhöht wird, tritt eine massive Kaskade lokalisierter Ausfälle auf. Diese Fehlerkaskade ist signifikant genug, um die vertikale Steifheit der Verbundstruktur um 92 % zu reduzieren. Dieses Verhalten, bei dem die Reaktion des Verbundstruktur bis hin zum globalen Strukturausfall mehr oder weniger linear bleibt, ist bei Strukturen aus spröden Materialien relativ häufig zu beobachten.

Anmerkung:

1. Der Lastprozentsatz wird auf einer Skala von 0-100 % angegeben.
2. Globales Versagen wird als große Unterbrechung der Last-zu-Vertikalverschiebungs-Kurve für den 0°-Anwendungspunkt der vorher gezeigten Maximallast definiert.

Diese erste Fehleranalyse soll nur dazu dienen, eine grundlegende Vorhersage zu erhalten, anhand derer die Ergebnisse der nachfolgenden Modellierungsversuche verglichen werden.