非线性弹性纤维

在较大的轴向应变下捕获纤维的非线性行为。

众所周知,当受到较大的轴向应变时,纤维的模量可能会展现出非线性弹性。当拉伸轴向纤维应变时,纤维通常会刚化,而当压缩轴向纤维应变时,纤维通常会软化。这些行为均通过 *NONLINEAR FIBER 关键字捕获。此关键字前面必须是 *MATERIAL 关键字,以便正确标识关注的材料:

*NONLINEAR FIBER, ETAC=Compressive Knockdown Factor
GAMMA_1T, GAMMA_1C

ETAC 和 GAMMA_1C 是互斥的选项。

对于拉伸载荷,以下方程用于取纤维(以及复合材料)的非线性弹性刚化的近似值:

其中:

是原始纤维模量

是非线性纤维参数(GAMMA_1T)

轴向纤维应变(假定与轴向复合材料应变相等)

对于压缩载荷,如果 ETAC 已指定,可以使用简单的对应关系来取模量软化的近似值:

其中:

是原始复合模量

是复合弹性模量抑制系数 (ETAC)

对于指定了 GAMMA_1C 的压缩载荷,以下方程用于取纤维(以及复合材料)的非线性弹性软化的近似值。

其中:

是原始纤维模量

是用于压缩的非线性纤维参数 (GAMMA_1C)

轴向纤维应变(假定与轴向复合材料应变相等)

纤维模量被认为是非线性的,直到发生纤维失效为止。发生纤维失效后,复合材料刚度将保持不变,因为其影响可以忽略,并且继续更新特性将是对计算资源的一种低效率使用。

以如下所示的 *NONLINEAR FIBER 关键字定义为例。鉴于这些设置,将为 ID 为 9002 的材料分配一个非线性纤维参数 21.0 和一个复合模量抑制系数 0.75。下图显示了 *NONLINEAR FIBER 关键字处于活动状态(非线性弹性)和非活动状态(线性弹性)时,此材料的应力-应变响应。
*MATERIAL, ID=9002
*NONLINEAR FIBER, ETAC=0.75
21.0

有关纤维非线性功能的详细信息,请参见《理论手册》

注: 织物材料不支持此功能。