Ergebnisse aus dem Einzelelementmodell

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Im Folgenden werden drei Datensätze zur Längsscherspannung/-dehnung für Verbundmaterialien (σ12 gegenüber ε12) verglichen: experimentelle Daten [1], Daten aus dem Finite-Element-Modell bei aktivierter progressiver Versagensanalyse und deaktivierter Nichtlinearität vor Ausfall sowie Daten aus dem Finite-Element-Modell sowohl mit aktivierter progressiver Versagensanalyse als auch aktivierter Nichtlinearität vor Ausfall. Die Ergebnisse dieses Vergleichs zeigen deutlich die Auswirkungen einer Anwendung der Funktion „vor Ausfall“ in Helius PFA.

Die Daten aus dem Vergleich von Längsscherspannung und -dehnung für Verbundmaterialien sind unten abgebildet. Die schwarze Linie repräsentiert die experimentellen Daten, die rote Linie die mit deaktivierter Nichtlinearität vor Ausfall generierten Daten und die grüne Linie die mit aktivierter Nichtlinearität vor Ausfall generierten Daten. Bei deaktivierter Nichtlinearität vor Ausfall nimmt die Scherspannung im Modell linear zu, bis sie bei 73 MPa die Verbundmaterial-Scherspannung erreicht, bei der die Matrixkonstituente unmittelbar ausfällt. Die simulierte Verformung stimmt bis zu einer Dehnung von 0.006 mit der experimentell ermittelten Verformung überein, divergiert jedoch rasch mit zunehmender Dehnung jenseits von 0.006. Bei aktivierter Nichtlinearität vor Ausfall erfährt die Schersteifheit drei diskrete Reduktionen vor dem Ausfall bei 73 MPa. Diese Reduktionen der Schersteifheit werden auf die Matrixkonstituente angewendet und bewirken anschließend direkt eine Verringerung der Schersteifheit des Verbundmaterials. Diese allmählich Reduzierung der Scherfestigkeit ermöglicht dem Modell eine Verformung, die viel besser mit den gemessenen Daten übereinstimmt. Bei Versagen ist die Dehnung bei deaktivierter Nichtlinearität vor Ausfall beispielsweise ≈ 0.013, bei deaktivierter Nichtlinearität vor Ausfall ≈ 0.04, und die experimentelle Dehnung liegt bei 0.04.