Elastische und plastische Koeffizienten

Wenn Sie ein Multiscale-Materialmodell für mit kurzen Fasern gefüllten Materialien, wie auf den vorherigen Seiten beschrieben, verwenden möchten, müssen Sie zunächst den Wert des Modellkoeffizienten festlegen. Dies tun Sie, indem Sie das Modell in eine experimentelle Datensammlung für das entsprechende Material einfügen. Um die Modellkoeffizienten definitiv einzufügen, muss die experimentelle Datensammlung im Idealfall die gesamte Bandbreite des Materialverhaltens abdecken. Aus praktischer Sicht ist es jedoch besser, die Anzahl und Komplexität der Test, die ausgeführt werden müssen, zu begrenzen.

Spannung

Mit dem aktuellen Modell erzielen Sie mit drei Zugtests bis zum Ausfall gute Anpassungsergebnisse. Das folgende Bild zeigt so eine Sammlung von Zugtests. Es enthält Zuglastdaten in drei verschiedene Richtungen, die relativ zur durchschnittlichen Faserrichtung eines fast vollkommen ausgerichteten Materials verlaufen. In den Zugtests sind 0°-, 45°- und 90°-Zugproben enthalten. Alle Zugproben werden so lange belastet, bis sie schlussendlich brechen.

In den Modellkoeffizienten, die festgelegt werden müssen, sind vier Elastizitäts- und vier Plastizitätskoeffizienten enthalten. Die Elastizitätskoeffizienten sind das Elastizitäts- und das Scher-Elastizitätsmodul der Matrixkonstituente und das Elastizitäts- und das Scher-Elastizitätsmodul der Faserkonstituente. Die vier Plastizitätskoeffizienten umfassen σ₀^, n^, α und β⁺.

Der Modellanpassungsvorgang erfolgt in zwei Schritten.

1. Sie müssen die vier Elastizitätskoeffizienten bestimmen, indem Sie das Modell anweisen, die ursprünglichen elastischen Reaktionen der 0°-, 90°- und 45°-Zugtest-Zugproben (die Sie von den ersten Datenpunkten der drei Zugtests abrufen können) exakt darzustellen.
2. Die vier Plastizitätskoeffizienten werden angepasst, sodass der vollständige Reaktionsverlauf der drei Zugtests vom Modell exakt dargestellt werden kann.

Druck

Bei Druck können gute Anpassungsergebnisse mit drei verschiedenen Drucktests bis zum Ausfall oder zumindest über den Lastabfall hinaus erzielt werden. Das folgende Bild zeigt eine solche Sammlung von Drucktests. Es enthält Drucklastdaten in drei verschiedene Richtungen, die relativ zur durchschnittlichen Faserrichtung eines fast vollkommen ausgerichteten Materials verlaufen. In den Drucktests sind 0°-, 45°- und 90°-Proben enthalten.

In den Modellkoeffizienten, die festgelegt werden müssen, sind vier Elastizitäts- und vier Plastizitätskoeffizienten enthalten. Die Elastizitätskoeffizienten sind das Elastizitäts- und das Scher-Elastizitätsmodul der Matrixkonstituente und das Elastizitäts- und das Scher-Elastizitätsmodul der Faserkonstituente. Die vier Plastizitätskoeffizienten enthalten σ₀^, n^, α und β^-.

Der Modellanpassungsvorgang erfolgt in zwei Schritten.

1. Die vier Elastizitätskoeffizienten werden bestimmt, indem Sie das Modell anweisen, die ursprünglichen elastischen Reaktionen der 0°-, 90°- und 45°-Drucktestmuster (die Sie von den ersten Datenpunkten der drei Zugtests abrufen können) exakt darzustellen.
2. Die vier Plastizitätskoeffizienten werden so angepasst, dass das Modell den Reaktionsverlauf aller drei Drucktests bis zum Punkt des Belastungsabfalls genau darstellen kann. Nach Erreichen des Belastungsabfallpunkts entwickelt sich die Plastizitätsreaktion weiter.