失效前非线性（非线性纵向剪切响应）

查看复合材料的非线性纵向剪切响应的效果。

在极限失效之前，复合材料通常在法线应力/应变响应方面展现出微乎其微的非线性。但是，在极限失效之前，它们通常在剪切应力/应变响应方面展现出明显的非线性。这种非线性在纵向剪切响应（即， 与. 和 与 ）中尤为明显。

据推测，复合材料的非线性纵向剪切行为是源于基体成分中子微裂纹的累积，尽管纤维成分处于未损坏状态。据进一步推测，基体成分中子微裂纹的累积会导致基体成分纵向剪切模量的渐进式降级以及复合材料纵向剪切模量的相应渐进式降级，但不会影响任何其余的复合或成分模量。

如果此非线性纵向剪切行为对您非常重要，Helius PFA 提供了一种失效前非线性功能，该功能将非线性纵向剪切软化同时合并到了基体成分和复合材料的响应中。为了方便计算和简化算法起见，基体平均纵向剪切模量（ 和 ）和复合平均纵向剪切模量（ 和 ）的降级未建模为连续降级。而是通过在检测基体成分失效之前发生的一系列离散缩减强制实施。三个离散缩减应用于单向复合材料，六个离散缩减应用于织物复合材料。应当强调的是，基体平均纵向剪切模量（ 和 ）中的离散缩减必须（从 MCT 意义说）与复合平均纵向剪切模量（ 和 ）中的离散缩减一致，因为获得复合特性的方式是均质化多种微观结构。

若要设置用于描述失效前非线性功能实现的后台文件，请参见单向复合材料中的损坏状态部分中 A 部分的图。重点关注在任何基体或纤维成分失效前出现的初始线性弹性区域（标有“损坏状态 1”）。如前文所述，基体失效前的线性弹性响应对于法线应力很合理。但是，复合材料的纵向剪切刚度在基体失效前应该会展现出非常明显的软化。

单向复合材料

在标记为“损坏状态 1”的区域中（位于上文提到的 A 部分的图中），Helius PFA 失效前非线性功能使用的是纵向剪切响应（即， 与 和 与 ）的四分段线性表示法。其余四个应力和应变组件的原始线性弹性响应将保持不变。下图对发生于为单向复合材料调用 Helius PFA 失效前非线性功能时的复合平均纵向剪切响应（ 与 以及 与 ）进行了定性说明。在此图中，在任何基体或纤维成分失效之前，复合平均纵向剪切模量（ 和 ）将进行一系列（三次）离散缩减。 和 中之所以会产生离散缩减，完全是因为要与基体平均纵向剪切模量 和 中的离散缩减保持一致，而所有其他基体和纤维成分特性保持不变。此步骤的目的是模拟在基体剪切完全失效前发生的基体中子微裂纹的逐渐累积。

织物复合材料

在标记为“损坏状态 1”的区域中（位于上文提到的 A 部分的图中），Helius PFA 失效前非线性功能使用的是纵向剪切响应（即， 与 以及 与 ）的七分段线性表示法。其余四个应力和应变组件的原始线性弹性响应将保持不变。下图对发生于为织物复合材料调用 Helius PFA 失效前非线性功能时的复合平均纵向剪切响应（ 与 以及 与 ）进行了定性说明。在此图中，在任何基体或纤维成分失效之前，复合平均纵向剪切模量（ 和 ）将进行一系列（六个）离散缩减。 和 中之所以会产生离散缩减，完全是因为要与基体平均纵向剪切模量 和 中的离散缩减保持一致，而所有其他基体和纤维成分特性保持不变。此步骤的目的是模拟在基体剪切完全失效前发生的基体中子微裂纹的逐渐累积。

注意：实现失效前非线性仅需要六条附加信息（即，六个常数），用于标识施加于 和 的缩减分数以及施加这些缩减时所处的基体平均纵向剪切应力（ 和 ）级别。显然，确定这些常数需要有针对有疑问的复合材料而测量的纵向剪切应力/应变曲线（例如， 与 ）。应当着重指出的是，调用此功能不会更改基体失效发生时所处的剪切应力级别。但是，它会增大在基体失效前发生的剪切变形。