附录 A.7 - 损坏演变方法 (DEVO)

（基于能量的降级与织物材料不兼容）

如果 DEVO 字段的值为 INSTANT，将使用瞬时降级。如果该值为 EBD，将使用基于能量的降级。

瞬时降级

瞬时降级是 Helius PFA 所用的默认损坏演变方法。如果由失效准则预测损坏并使用瞬时降级，则纤维和/或基体的刚度将立即（而不是逐渐地）降低至最小值。降低的幅度由基体和纤维降级比率（即 MPSTIF 和 FPSTIF）控制。应注意，某些失效准则（例如最大应力）不区分基体和纤维。对于这些准则，预测失效后复合材料的刚度将立即降低，而不是分别降低基体刚度和纤维刚度。为演示瞬时刚度降低的效果，请查看下图，该图显示了不同损坏状态下复合材料的刚度。复合材料的刚度将保持不变，直到出现基体失效，此时基体刚度将降为原始刚度的某一比率 (MPSTIF)。基体刚度中的减少量与降低的复合材料刚度对应，该减少量将以单个增量形式进行应用。当出现纤维失效时，纤维刚度将根据 FPSTIF 降低，之后复合材料刚度也将相应地降低。

基于能量的降级

基于能量的降级功能考虑了嵌入在复合层中的失效复合层的残余载荷承载力。如果基于能量的降级功能处于激活状态，则在失效准则触发后，Helius PFA 将逐渐（而不是立即）降低合成刚度。在这种情况下，失效准则仅标识失效萌生。失效准则触发后，复合成分刚度将按一系离散刚度减少量逐渐降低。当应变状态持续增加到超出失效准则中存在的级别时，将应用这些减少量。使用此功能后，PFA 损坏状态变量可用于标识在应变持续增加时复合材料损坏的进展程度。有关基于能量的非线性功能的详细描述，请参见理论手册。所发生的特定刚度减少量完全取决于复合材料的失效状态。

基体失效：

如果基体失效，则复合材料 、、、 和 将使用以下关系线性降级：

其中， 是降级后的复合材料特性， 是原始复合材料特性，而 dm 是降级常量，由于基体失效可以表示为

在上面的方程中， 是复合材料有效应变测量，可表示为

是基体失效时复合材料有效应变值，而 是最终有效应变值，可表示为

其中 Gm 是基体失效前和失效后复合材料中耗散的总能量 (MDE)。 是基体失效时复合材料的有效应力，其计算方式与方程 A7.1 的计算方式相同。Le 是由 Autodesk Inventor Nastran 定义的单元长度表示。

方程(A7.4) 中所指定的最终有效应变的定义作了如下假定：复合材料的有效应力与有效应变呈线性降级关系，如下图所示。

为保持 MCT 分解完整并在基体失效后精确捕获成分中的应力，基体成分的特性也将降级，以强制一致性关系从微观规模变为宏观规模。

纤维失效：

纤维失效事件将导致复合材料 、 和 将采用与复合特性降低类似的方式线性降级，由于基体失效的有效应变被定义为

并且有效应力以类似方式进行了定义。而纵向剪切降级可表示为

这将使剪切刚度遵循有效应变的严格递减函数。

基体失效与和纤维失效的主要区别在于对成分信息的需求。如果纤维失效，假定基体也失效，则无需成分信息来进行进一步的失效计算，因此在纤维失效后将不更新成分特性。

因此，通过基于能量的降级方案，可根据增加的复合材料应变的函数计算失效事件之后的降级复合材料和成分特性，但前提是基体失效和纤维失效事件的耗散能量允许这样做。基于能量的降级将缓解部分网格对最终求解的依赖，并提供可靠的渐进式失效分析。

注意：如果基体成分已在纤维失效前失效，则 、 和 将根据基体降解能量进行降级；否则 、 和 将根据纤维降解能量进行降级。

关于离散区间划分的注释：

当线性降解复合材料时（如下所示），Helius PFA 基于能量的损坏功能将使用多个离散区间。每个区间将使用割线模量按该特定区间来定义复合材料的响应。对于总能量表示的图形类似于等腰三角形的问题，区间将精确捕获复合材料的响应。

对于总能量所示图形是一个严重倾斜的三角形（如下所示）的分析，区间划分将无法在初始应变级别下精确捕获复合材料的线性软化。这完全取决于用于实现问题最快速且最可靠的收敛性的区间数。具体而言，临近失效的应变级别下的应力割线区间将保留较高的刚度，并且可能导致对复合材料应力状态的失实描述。如果分析必须定义一个其中最终有效应变超出初始有效应变的 100 倍的线性降级曲线，请联系 Autodesk 以获取支持。