Prüfen Sie die Details des Ermüdungsschadens für unidirektionale Materialien, gewebte Materialien und Schadensausbreitung.
Gleichung 61 beschreibt die grundlegende Gleichung zur Bestimmung der erforderlichen Zyklen für das Einsetzen eines Risses in der Matrixkonstituente eines Polymermatrixverbundmaterials. Nachdem Sie die niedrigste Anzahl der Zyklen ermittelt haben, müssen die Auswirkungen eines Ermüdungsschadens für das Material so erzwungen werden, dass sich die Last innerhalb der Verbundstruktur realistisch verteilt.
In Übereinstimmung mit vorherigen Abschnitten (Phänomenologie der Ermüdung von Verbundmaterialien und Kinetische Bruchtheorie) lassen sich zwei Ausfallmodi erkennen: quer (achsenverschoben) und längs (entlang der Achse). Man kann die Gleichungen 61, 45, 46 kombinieren, um die Berechnung der Zyklen bis zum Ausfall für die Rissbildung sowohl in Längs- als auch in Querrichtung auszuführen. Die Anzahl der Zyklen bis zum Ausfall für den fraglichen Materialpunkt wird immer als die Mindestanzahl an Zyklen bis zum Ausfall zwischen den beiden verstanden. Die Art des prognostizierten Fehlers (z. B. längs oder quer) gibt den Schadenstyp für das Material an.
Gewebte Materialien können Schädigungen in einer Vielzahl von Kombinationen aufweisen. Der Einfachheit halber identifizieren wir Schäden aufgrund von Dauerbelastungen als Querrisse in Schuss- und Kettbündeln und als Längsrisse in Schuss- und Kettbündeln.
Querrisse in Garnen werden durch die zuvor erläuterten statischen Ausfallkriterien identifiziert (Ausfallkriterium für Matrixkonstituenten). Das statische Matrixausfallkriterium wird kontinuierlich evaluiert, während die Dauerbelastung auf die Struktur einwirkt und sich der Schaden im Laufe der Ermüdungsberechnung akkumuliert. Außerdem wird die Gleichung 61 mit der Gleichung 40 kombiniert, um die Mindestanzahl an Zyklen bis zum Ausfall zum Einsetzen eines Längsrisses zu bestimmen. Die Beschädigung der Lage wird fortlaufend aktualisiert, um die Größe des Schadens (Querrisse in Garn(en) und/oder Längsrisse in Garn(en)) darzustellen.
Wir identifizieren die Schadenszustände in unidirektionalen und gewebten Lagen gemäß den zuvor erläuterten Schadenszuständen (Schadenszustände in Verbundmaterialien). Immer wenn das Auftreten eines Querrisses innerhalb einer Lage (oder eines Garns) prognostiziert wird, werden die Matrixkonstituenteneigenschaften orthotrop reduziert, damit die lasttragende Funktion in Längsrichtung nicht von den Querrissen beeinträchtigt wird. Auch immer wenn das Auftreten eines Längsrisses innerhalb einer Lage (oder eines Garns) prognostiziert wird, werden die Matrixmaterialeigenschaften auf die obigen reduziert, und die Fasereigenschaften werden auf fast null reduziert, um eine lasttragende Funktion der Lage (oder des Garns) von fast null zu simulieren.