Erstellen einer temperaturabhängigen Materialdatei

Hier wird das Verfahren zum Erstellen einer Materialdatei mit mehreren Datensätzen mithilfe der Materialeigenschaften für den unidirektionalen Werkstoff T300/976 erläutert.

Die meisten Eigenschaften entstammen dem Composite Materials Handbook (MIL-HDBK-17-2F) [1]. Die übrigen Eigenschaften werden angenommen und basierend auf typischen Werten [2] für unidirektionale Materialien aus Kohlenstoff/Epoxid bestimmt. Die folgende Tabelle zeigt die Materialeigenschaften mit den angenommenen Eigenschaften in Grün.

1. Öffnen Sie Composite Material Manager und klicken Sie auf Datei > Neu > Unidirektional.

2. Geben Sie den Materialnamen T300_976_TD ein.

3. Wählen Sie lb/in/R als Einheitensystem, LM-Kohlenstofffaser als Fasertyp und Thermoplastisches Polymer als Matrixtyp. Geben Sie 0.68 für den Faservolumenanteil und 810 R für die spannungsfreie Temperatur ein (es wird davon ausgegangen, dass dies die Aushärtungstemperatur ist).

4. Festigkeiten und Steifheiten müssen für jede Umgebung (Kombination von Temperatur und Feuchtigkeit) einzeln eingegeben werden. Um Daten für -67 °F hinzuzufügen, klicken Sie im Bereich Umgebungen auf die Schaltfläche Bearbeiten, geben Sie 393 (-67 °F = 393 R) in das Temperaturfeld ein, lassen Sie den Feuchtigkeitsgehalt auf Umgebung, und klicken Sie auf Speichern.

5. Füllen Sie die Registerkarte Allgemein aus, indem Sie die Lagenstärken für -67 ºF in der obigen Tabelle eingeben. Die Benutzeroberfläche sollte wie unten dargestellt angezeigt werden.

   

6. Füllen Sie die Registerkarte Konstanten aus, indem Sie die Lagesteifheiten für -67 °F in der obigen Tabelle eingeben. Klicken Sie auf die Schaltfläche Materialtypeigenschaften anwenden zum Anwenden der vorgegebenen Faser- und Matrixsteifheiten. Die Benutzeroberfläche sollte wie unten dargestellt angezeigt werden.

   

7. Um Daten für 72 °F hinzuzufügen, klicken Sie im Bereich Umgebungen auf die Schaltfläche Hinzufügen, geben Sie 532 (72 °F = 532 R) in das Temperaturfeld ein, und klicken Sie auf Hinzufügen.

8. Füllen Sie die Registerkarte Allgemein und Konstanten aus, indem Sie die Lagenfestigkeiten und -steifheiten für 72 °F wie in der obigen Tabelle eingeben.

9. Wiederholen Sie die Schritte 7 und 8 für 260 °F (720 R).

10. Wählen Sie Datei > Speichern unter, klicken Sie auf Ja, wenn Sie zum Optimieren aufgefordert werden, und speichern Sie dann das Material in das vorgegebene Verzeichnis, indem Sie im Fenster Nach Ordner suchen auf OK klicken.

11. Nachdem das Material gespeichert wurde, können Sie die Materialdatei in Composite Material Manager öffnen und die konvergierten Materialeigenschaften für jede Temperatur überprüfen.

Das Material für die Modelle, die keine Temperaturabhängigkeit verwenden, wurde in der obigen Tabelle bei 72 °F charakterisiert.