Die dritte Benutzermaterialkonstante aktiviert oder deaktiviert die Funktion der progressiven Fehleranalyse von Helius PFA. Wenn die progressive Fehleranalyse aktiviert ist, wertet Helius PFA regelmäßig das Ausfallkriterium für Matrix und Faser aus und ermittelt, ob eines der beiden Konstituentenmaterialien ausgefallen ist. Jedes einzelne Ausfallkriterium basiert auf dem durchschnittlichen Spannungszustand der entsprechenden Konstituente. Für diesen Fall gehen wir davon aus, dass die Nichtlinearität vor dem Ausfall deaktiviert ist. Falls eine oder beide Konstituenten ausfallen, wird die Steifheit der ausgefallenen Matrix und Faser auf die Werte reduziert, die durch die Materialkonstanten 12 (für die Matrix) und 13 (für die Faser) angegeben sind. Helius PFA berechnet dann die aktuelle durchschnittliche Steifheit des Verbundmaterials anhand des aktuellen Zustands (ausgefallen oder nicht ausgefallen) der einzelnen Konstituentenmaterialien.
Der Wert der dritten Benutzer-Materialkonstante hat je nach Mikrostruktur des Materials unterschiedliche Auswirkungen.
Unidirektionale Mikrostrukturen: Der Wert 1 aktiviert die Funktion für progressive Schadensanalyse, während der Wert 0 die Funktion für progressive Schadensanalyse deaktiviert.
Gewebte Mikrostrukturen: Der Wert 0 deaktiviert die Funktion für die progressive Schadensanalyse. Durch den Wert 1 wird die Funktion für progressive Schäden aktiviert; außerdem werden die Matrix- und Faserdegradationsebenen aus der Materialdatendatei zur Berechnung der Eigenschaften des ausgefallenen Materials verwendet. Durch den Wert 2 wird die Funktion für progressive Fehler aktiviert; außerdem werden die durch die 12. und 13. Benutzer-Materialkonstante angegebenen Matrix- und Faserzerfallsniveaus zur Berechnung der Eigenschaften des ausgefallenen Materials verwendet.
Durch Auswahl des Werts 2 für Gewebe werden ca. 45 bis 60 Sekunden zur Vorverarbeitungszeit pro gewebtem Material hinzugefügt. Der Wert von 2 wird nur für Atlasgewebe mit reduzierter Einheitenzellmikrostruktur unterstützt, nicht für die vollständige Einheitenzellmikrostruktur. Weitere Informationen zu den verfügbaren gewebten Mikrostrukturen finden Sie in Anhang E im Benutzerhandbuch für den Material-Manager. Durch den Wert 1 wird keine Laufzeit während der Vorverarbeitung hinzugefügt, da die Eigenschaften von ausgefallenen Materialien (bei den während der Materialerstellung in Composite Material Manager angegebenen Matrix- und Faserdegradationsniveaus) bereits in der Materialdatei gespeichert sind.
Die progressive Fehleranalyse ist die Basiskomponente der nichtlinearen mehrskaligen Konstituentenbeziehungen des Produkts. Die einzelnen Werte, die SDV1 annehmen kann, unterscheiden sich je nach Mikrostruktur des zugrunde liegenden Verbundmaterials und weiteren Formen der aufgerufenen Material-Nichtlinearität. Eine vollständige Liste der zulässigen Einzelwerte für SDV1 finden Sie in Anhang C. Darüber hinaus wird eine Beschreibung jedes einzelnen Schadenszustands eines Verbundmaterials in die Zusammenfassungsdatei (*.mct) geschrieben, die bei der Vorverarbeitung der Analyse erstellt wird.
Die Abbildung unten zeigt eine unidirektionale Verbundplatte ([0°/±45°]s), die mithilfe der progressiven Fehlerfunktion analysiert wurde. Sie zeigt ein Konturdiagramm der MCT-Zustandsvariablen SDV1, die den Schadenszustand des Verbundmaterials in den 0°-Lagen angibt. Die blauen Bereiche weisen auf Verbundmaterial mit nicht ausgefallenen Konstituenten (SDV1 = 1) hin, die grünen Bereiche auf Verbundmaterial mit einer ausgefallenen Matrixkonstituente (SDV1 = 2) und die roten Bereiche auf Verbundmaterial mit ausgefallenen Matrix- und Faserkonstituenten (SDV1 = 3).
Weitere Informationen zur progressiven Versagensanalyse finden Sie im Theoriehandbuch.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Elementsteifheit bei aktiviertem progressivem Ausfall reduziert wird, wenn Schaden prognostiziert wird. Wenn der progressive Ausfall deaktiviert ist, bleibt die Elementsteifheit während der gesamten Analyse konstant.