Modellschadenstoleranz in Verbundmaterialien

Analysieren Sie eine bereits vorgeschädigte Struktur.

Schadenstoleranz ist die Fähigkeit einer Struktur, die erforderliche konstruktive Festigkeit oder Steifheit zu bewahren, nachdem sie einen gewissen Schaden erlitten hat. Wenn ein Bauteil aus Verbundmaterial beschädigt ist, gibt es zahlreiche mögliche Ausfallmodi. Diese Ausfallmodi repräsentieren Defekte auf Konstituentenebene (z. B. Defekte auf Faser- und Matrixebene. Es ist daher angemessen, den Schaden auf dieser Ebene zu modellieren. Simulation Composite Analysis eignet sich gut für die Modellierung von Schadenstoleranz, da Sie Schäden in Elementen auf Konstituentenebene zu Beginn der Analyse angeben können. Wenn beispielsweise eine Platte durch Einwirken einer Masse beeinträchtigt wurde und in dem betroffenen Bereich ein diffuser Matrixschaden aufgetreten ist, können Sie einen Satz von Elementen erstellen, der den beschädigten Bereich repräsentiert, und diesem Bereich vor dem Start der Analyse einen Matrixausfall zuordnen. Zu Beginn der Analyse weist dieser Bereich einen SDV1-Wert von 2 (Matrixausfall) auf. Bei fortschreitender Simulation kann in diesem Bereich ein Faserausfall auftreten, was zu einem SDV1-Wert von 3 führt. Das heißt, der anfängliche Wert von SDV1, der dem Satz von Elementen zugeordnet wird, ist nicht fixiert. Er kann sich ändern, wenn das Kriterium für den Matrix oder Faserausfall erfüllt ist.

Zur Aktivierung der Schadenstoleranz-Funktion wird das Abaqus-Schlüsselwort *INITIAL CONDITIONS, TYPE=SOLUTION verwendet, das von Abaqus/CAE nicht unterstützt wird. Die folgenden Schlüsselwort-Anweisung veranschaulicht die Verwendung von Schadenstoleranz mit Simulation Composite Analysis.
*INITIAL CONDITIONS, TYPE=SOLUTION
DAMAGED_ELEMENTS, 3

In der oben stehenden Anweisung ist DAMAGED_ELEMENTS der Name für den Satz von Elementen, der den ausgefallenen Bereich repräsentiert, und "3" gibt an, dass dieser Bereich zu Beginn der Analyse Faser- und Matrixschäden (SDV1 = 3) aufweist.

Analysen unter Verwendung von Simulation Composite Analysis-Materialien mit mehr als sieben (mithilfe des Schlüsselworts *DEPVAR angegebenen) Zustandsvariablen erfordern eine Schlüsselwort Anweisung mit einer oder mehreren leeren Zeilen. Diese leere Zeilen sind erforderlich, da Abaqus darauf eingestellt ist, für alle Materialien Werte für die maximale Anzahl von Zustandsvariablen einzulesen. Ausführliche Details zur richtigen Verwendung des Schlüsselworts *INITIAL CONDITION finden Sie im Referenzhandbuch für die Abaqus-Schlüsselwörter. Beispiel: Wenn ein Modell ein unidirektionales Simulation Composite Analysis-Material mit sieben Zustandsvariablen und ein kohäsives Simulation Composite Analysis-Material mit neun Zustandsvariablen enthält, wäre wie unten gezeigt eine Schlüsselwort-Anweisung mit drei Zeilen erforderlich:

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*INITIAL CONDITIONS, TYPE=SOLUTION
DAMAGED_ELEMENTS, 3,

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Was wäre, wenn Sie sowohl Faserausfall (SDV1 = 3) als auch Matrixausfall (SDV1 = 2) für verschiedene Bereiche des Modells angeben möchten? Angenommen, es wird ein Material mit 17 Zustandsvariablen (*DEPVAR) verwendet. Dann müssten zwei leere Zeilen nach jeder Elementsatz-Auflistung reserviert werden.

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*INITIAL CONDITIONS, TYPE=SOLUTION
MATRIX_DAMAGE, 2,


FIBER_DAMAGE, 3,


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