确定初始断裂能值

确定复合材料中耗散的能量。

要使用 Helius PFA 中基于能量的降级 (EBD) 功能，需要以下两个值：

1. G^m - 材料失效后复合材料中耗散的总能量（用户材料常量 12）
2. G^f - 纤维失效后复合材料中耗散的总能量（用户材料常量 14）

Helius PFA 中的 EBD 功能使用如下所示的线性降级模型。

在上图中，单元的总能量可以表示为

其中， 是基体/纤维失效时复合材料有效应变的值， 是基体/纤维失效时复合材料的有效应力，而 V_e 是单元的体积。

对于基体成分， 表示为

对于纤维成分， 表示为

基体成分的有效应力 同样表示为

纤维成分的有效应力 同样表示为

在方程 2-5 中， 和 值为所有复合层应变和应力。若要估算失效时耗散的能量，复合层应变和应力值可以替换为失效应变和失效应力值。以下强度（失效应力）值可用于 IM7/8552：

1. ⁺S₁₁ = 362 ksi
2. ⁺S₂₂ = ⁺S₃₃ = 9.29 ksi
3. S₁₂ = S₁₃ = 13.2 ksi
4. S₂₃ = 13.8 ksi

如果没有可用的失效应变值，简化的胡克定律可用于确定失效应变，从而假设失效前的材料响应约为线性，

以下弹性模量 (E) 可用于 IM7/8552：

1. E₁₁ = 20 Msi
2. E₂₂ = E₃₃ = 1.42 Msi
3. G₁₂ = G₁₃ = 0.669 Msi
4. G₂₃ = 0.0475 Msi

通过使用为 IM7/8552 提供的材料特性并将方程 6 代入方程 2 和 3，可以计算 IM7/8552 的以下失效时有效应变和应力值：

1. = 0.0413
2. = 0.0181
3. = 26.7 ksi
4. = 362 ksi

此示例问题使用二维壳单元构建，此类单元没有单元体积。可以通过将单元面积乘以层状体厚度来估算此值。通过为指定到有限元模型的网格计算全局种子大小的平方，可以快速确定单元面积。在此示例中，0.05 英寸的全局种子大小已指定给 OHT 模型。用于 OHT 的层状体是 16 层的层状体，层厚度为 0.0072 英寸。通过使用这些值，计算出单元体积为 0.0115 立方英寸。

将单元体积、基体的有效应变/应力和纤维的有效应变/应力输入方程 1 将导致以下结果能量值：

• G^m = 12.7 英寸-lb.
• G^f = 75.5 英寸-lb.

当使用基于能量的降级时，这是将为用户材料常量 12 和 14 输入的两个值。