Verwenden Sie ein energiebasiertes Materialzerfallsschema für fortschreitenden Ausfall.
Das Standardverfahren von Helius PFA zur Anwendung von Materialzerfall auf intra-laminares Materialversagen bestand darin, unmittelbar die Steifheit der einzelnen Materialkonstituenten zu reduzieren, wie in einer früheren Grafik (Schadenszustände in unidirektionalen Verbundmaterialien) zu sehen ist. Diese Methode des spontanen (oder sehr schnellen) Zerfalls funktioniert gut für relativ grobe Netze. Wenn jedoch das gleiche Schema auf sehr feine Netze angewendet wird, ist der prognostizierte Schadensfortschritt zu schnell und es kommt zu einer vorzeitigen Prognose eines globalen Ausfalls. Im Allgemeinen zeigt die Reaktion auf den prognostizierten Schadensfortschritt eine beträchtliche Netzsensitivität. Während mit groben Netzen zu hohe globale Ausfalllasten prognostiziert werden, bewirken verfeinerte Netze eine Prognose von zu niedrigen globalen Ausfalllasten.
Um diese Netzsensitivität zu vermeiden, bieten spätere Versionen von Helius PFA ein optionales energiebasiertes Schema für den Materialzerfall. Dieses energiebasierte Schema für den Materialzerfall unterscheidet sich auf zweierlei Weise von dem ursprünglichen Materialzerfallsschema. Erstens ist beim energiebasierten Zerfallsschema die Rate der Steifheitsminderung endlich, nicht unmittelbar. Die endliche Rate, mit der die Steifigkeit reduziert wird, steht in direktem Zusammenhang mit der Größe des Elements, in dem der Materialausfall aufgetreten ist. Im Allgemeinen verringert sich mit abnehmender Größe des Elements die Rate der Steifheitsreduktion. Umgekehrt gilt: Wenn die Größe des Elements zunimmt, wird die Rate der Steifheitsreduktion erhöht. Im Gegensatz dazu erfolgt beim ursprünglichen Zerfallsschema der Materialzerfall sofort. Zweitens ist beim neuen energiebasierten Zerfallsschema die endgültige, vollständig reduzierte Steifheit des ausgefallenen Materials gleich null. Beim ursprünglichen Zerfallsschema ist die endgültige, vollständig reduzierte Steifheit des ausgefallenen Materials nicht gleich null, sondern ein endlicher benutzerdefinierter Wert.
In jedem Fall müssen Sie unabhängig von dem in einer Analyse verwendeten Steifheitsreduktionsschema für jede Materialkonstituente (Faser und Matrix) eine einzelne Materialkonstante bereitstellen. Die Auswertung dieser Konstanten unterscheidet sich jedoch je nach gewähltem Reduktionsschema. Beim energiebasierten Materialzerfallsschema werden die beiden Materialzerfallskonstanten als die insgesamt abgegebenen Energiedichten des Verbundmaterials aufgrund des Ausfalls der jeweiligen Materialkonstituenten interpretiert. Beim ursprünglichen standardmäßigen Zerfallsschema werden die beiden Materialzerfallskonstanten als dimensionslose Verhältniswerte gewertet, welche die endgültige, voll reduzierte Steifheit der einzelnen Konstituenten relativ zur ursprünglichen Steifheit der nicht beschädigten Konstituenten definieren.