使用等值线图查看 MCT 状态变量

查看 MCT 状态变量的等值线图。

MCT 状态变量为各单元内每一个积分点处存储的单元输出变量。因此，用于查看各时间增量处的应力和应变场的相同熟悉方法可用于查看 MCT 状态变量。但是，要在 Abaqus/Viewer 中查看 MCT 状态变量，则 Abaqus 输入文件必须首先请求将它们写入 Abaqus 输出数据库文件（请参见请求复合材料的 MCT 状态变量输出和请求 MCT 状态变量的 MCT 状态变量输出）。有关每个 MCT 状态变量的完整说明，请参见附录 C。

注： MCT 状态变量在开始线性摄动步长 (*STEP, PERTURBATION) 时并不会重置为零。

等值线图通常最适宜用来检查 MCT 状态变量的分布。若要在 Abaqus/Viewer 中生成等值线图，单击“等值线”图标 ，或从主工具栏中依次选择“绘图” > “等值线” > “针对变形形状”。默认可变的 Abaqus/Viewer 图为 von Mises 应力。要查看 Helius PFA 计算的 MCT 状态变量，则通过从主工具栏中依次选择“结果” > “字段输出”，打开“字段输出”对话框。MCT 状态变量（SDV1、SDV2、SDV3、… 等）以及比较熟悉的变量（如应力 (S) 和应变 (E)）会在“字段输出”对话框中列出。“字段输出”对话框中可用的 SDV 的数量完全取决于 Abaqus 输入文件通过 *DEPVAR 关键字声明请求的 SDV 的数量。

基本 MCT 状态变量是指示复合材料的离散损坏状态的 SDV1。SDV1 是实数变量，可以采用有限数量的离散值（介于 1.0 ≤ SDV1 < 4.0）。SDV1 可以采用的一组特定离散值取决于复合材料的类型（单向或织物）以及有限元求解过程中 Helius PFA 使用的一组特定的材料非线性功能（请参见附录 C）。当提交使用 Helius PFA 增强的分析时，会生成一个 MCT 文件 (*.mct)，该文件包含 SDV1 针对模型中的每种材料可以采用的一组特定值。

应注意，完全集成的单元的等值线图可以显示小于 1 和大于 4 的 SDV1 值。这完全是因为 Abaqus 用于计算等值线值的方案。对于基于单元的值（如 SDV1），计算会因多个准则而有所不同。通常，外插积分点值到节点位置是因为：SDV1 对于完全集成的单元可以小于 1 和大于 4。要查看特定单元内每个积分点处 SDV1 的精确值，请使用“Abaqus 查询”工具集中的“检查值”工具。

因为 SDV1 是使用值介于 1.0 ≤ SDV1 < 4.0 的离散实数变量，所以请务必更改 Abaqus/Viewer 的设置，以便唯一的彩色等值线会关联每个 SDV1 的离散整数值。如果 SDV1 可以采用值 1.0、2.0 或 3.0，则将彩色等值线的数量设置为 3。在等值线图中使用的等值线间隔数可从“等值线图选项”对话框中指定，该对话框可通过依次单击主工具栏中的“选项” > “等值线”进行访问。“等值线图选项”对话框如下所示。在“等值线间隔”标题下，选择“离散”，然后使用滑块选择离散彩色等值线数量以匹配 SDV1 可以采用的整数值数量。

下图显示了具有中心孔的轴向载荷复合板的整数变量 SDV1 的两个不同等值线图。使用三种独立的颜色能够很轻易地确定每个离散复合材料损坏状态发生区域。蓝色单元 (SDV1=1) 表示完全没有损坏；绿色单元 (SDV1=2) 的基体成分已失效，但纤维没有损坏；红色单元 (SDV1=3) 的基体成分和纤维成分均已失效。请注意，缝合等值线图显示每个单独的单元的 SDV1 的平均值，而带状等值线图只需使用各个积分点处的 SDV1 的值就可以建立独立于单元边界的彩色等值线。

剩余的 MCT 状态变量（SDV2、SDV3、SDV4、...、SDV90）是连续的实数变量。因此，在生成这些变量的等值线图时，管理彩色等值线编号并不重要。此外，在查看应力和应变分布中使用的标准做法也适用于查看 SDV2、SDV3、SDV4、… 等。

选择截面点

在查看层复合结构的有限元求解结果时，必须注意要根据多层单元的厚度来对截面点进行编号。等值线图将仅使用存储在特定截面点的变量的值。因此，要查看特定材料层的等值线图，必须选择位于该材料层的截面点。要选择特定截面点，可通过在主工具栏中依次选择“结果” > “截面点”来访问“截面点”对话框。“截面点”对话框如下所示。Abaqus/Viewer 绘制的默认截面点为底部截面点（即，位于单元底部的截面点）。要查看特定材料层的结果，请选中“层”选项，然后选择相应层。选择“包络”选项以查看同一图中所有截面点的结果。包络图显示铺层中跨所有层的选定变量的最大绝对值、最大值或最小值。

以上述建议为例，请考虑下图。此图显示在渐进式失效分析具有中心孔的复合板时几个时间点处的 SDV1=1、2、3 的包络缝合等值线图。该板有八个材料层，并且以拉伸形式加载。由于这些等值线图为包络图，因此任何位置处的颜色表示 SDV1 在通过 8 层厚度分布的任何截面点处达到的最高值。在这些图中，蓝色单元在通过层厚度分布的任何截面点处没有任何失效。绿色单元至少有一个截面点出现基体失效，而红色单元至少有一个截面点同时出现基体失效和纤维失效。

可以针对以上所示的包络缝合等值线图顺序进行几项重要观察：

• 在时间 = 0.3 时，每个单元均为蓝色，这意味着复合板中没有点经历了任何类型的失效。
• 在时间 = 0.4 时，孔边缘的一些单元为绿色。在这些绿色单元内，至少有一个材料层的基体成分已失效。但该图并未指定哪个材料层的基体成分已失效。
• 经时间 = 0.4 和 0.5 时的图形比较表明，随着载荷增加，基体成分失效进展。
• 在时间 = 0.7 时，基体失效进一步扩散，并且有三个单元的纤维已失效，如红色单元所示。此外，红色单元表示 8 个材料层中至少有一个层的纤维成分已失效。
• 在时间 = 0.9045 时，有大量基体失效，并且纤维失效已朝板边缘扩散。
• 在时间 = 1.0 时，有其他基体失效和纤维失效。