平均要素厚さ
11 番目のユーザ材料定数は、エネルギーベースの劣化で使用する平均要素厚さを定義します。2D 要素の場合、この値は無視されます。3D (ソリッド)要素の場合、これは材料に関連付けられたソリッド要素の平均厚さとなり、その厚さは要素の層間寸法として定義されます。
付録 A.5 では、エネルギーベースの劣化の計算に使用される有効な最終ひずみは以下により求められることを説明しました。
上記の Le は、MSC Nastran によって定義される代表的な要素の長さです。 3D 要素(つまり、ブリック要素と連続体シェル要素)の場合、要素の長さは体積の立方根です。2D 要素(つまり、シェル要素と平面応力要素)の場合、要素の長さは面積の平方根です。
2D 要素の場合、要素の厚さは無視されます。代表的な要素の長さは要素の面内領域の測定値を提供し、それによって複合材料の層に関連付ける意味のある測定値を知ることができます。ただし、階層化されたソリッド要素の場合、代表的な要素の長さは、単一層の測定値には関連付けられません。ソリッド要素を使用して 2D 要素の結果と比較できるようにするには、層の面内の要素長さの有用な測定値が提供されるように代表的な要素長さを変更する必要があります。
複合材料の破断は、ほとんどの場合単層の面内で発生します。したがって、要素の厚さ方向のサイズを無視することでより正確な結果が得られます。これは、ユーザの材料の定義内に提供される平均要素厚さ定数を使用して実行されます。代表的な要素の長さは次のように計算されます。
ここで、Ve は要素の体積で、te は要素の平均厚さです。上の方程式で定義された要素長さはソリッド要素の面内領域の正確な測定値を提供し、ソリッド要素の厚さが一定であれば、MSC Nastran によって提供される 2D 要素の正確な測定値に集約されます。
MSC Nastran の場合、Helius PFA では代表的な要素の長さをガウス点レベルで計算する必要があります。それは、ガウス点体積、Vgp のみが取得可能で、要素体積 Ve は取得できないためです。したがって、代わりに代表的なガウス点長さ、Lgp が計算されます。同様に、ユーザ材料定数とともに提供される平均厚さは、実際にはガウス点の平均厚さ、tgp によって与える必要があります。その結果、代表的な要素の長さは次の方程式で計算されます。
要素の代表的な長さを使用するよりも、ガウス点サイズの代表的な長さを使用する方が正確です。これは、材料の構成動作はガウス点レベルで適用されるためです。ガウス点の平均厚さの判定は、要素のサイズ、選択した要素の種類、統合計画、層の数および層の厚さ(階層要素テクノロジを使用する場合)によって決まります。
上記の式は、ソリッド連続体要素にのみ適用されます。シェル要素の場合、Helius PFA はガウス点、Agp の面積を取得します。ガウス点の厚さは無視されます。 したがって、変更された代表的な要素のガウス点長さは、単にガウス点の面積の平方根を取ることでのみ計算されます。
