Charakterisieren eines Benutzermaterials mit Composite Material Manager
Eine eindeutige Materialcharakterisierung muss für jedes Material ausgeführt werden, das mit Helius PFA verwendet wird.
Ein eigenständiges Programm mit grafischer Benutzeroberfläche namens Composite Material Manager wird zusammen mit Helius PFA installiert. Composite Material Manager dient zur Charakterisierung von Verbundmaterialien zur Verwendung mit der Software. In diesem Abschnitt werden die Schritte zum Erstellen eines neuen Verbundmaterials mit Material Manager beschrieben.
Die Eigenschaften [2] für das Material in diesem Lernprogramm, T700/2510, sind in der untenstehenden Tabelle gegeben. Wir vergleichen OHT-Daten bei 75° F, sodass es sinnvoll ist, die RTD-Eigenschaften zu verwenden. Da die Platte außerdem unter Spannung belastet wird, sollten Sie die Zugmodule für die Charakterisierung des Materials verwenden.
In Datenblättern fehlen häufig einige Eigenschaften, die für Helius PFA erforderlich sind. In diesem Fall fehlen die Quelldaten der zwischenlagigen Steifheit (ν23 oder G23) und zwischenlagigen Festigkeit (S23). S23 ist nicht erforderlich, sollte jedoch in Analysen einbezogen werden, in denen bedeutende zwischenlagige Spannungen vorhanden sind. Wenn Eigenschaften fehlen, sollten diese basierend auf ähnlichen Materialien und mit geeignetem technischem Urteilsvermögen geschätzt werden. Häufige Werte [3,4] für ν23 und S23 für unidirektionale Kohlenstoff/Epoxid-Materialien sind 0.4 und 7.25 ksi.
Da der Helius-PFA-Algorithmus die Spannungen auf Lagenebene in Faser- und Matrixspannungen dekomprimiert, müssen die Faser- und Matrixsteifheiten ebenfalls angegeben werden. Genaue Faser- und Matrixeigenschaften sind nicht so wichtig wie genaue Lageneigenschaften, da diese schrittweise verfeinert werden, um mit dem angegebenen Lagen- und Volumenanteil übereinzustimmen. Im Idealfall sollten die Eigenschaften für die Faser und Matrix bekannt sein und eingegeben werden. Die Eigenschaften sind jedoch meist nicht bekannt, und die Vorgabeeigenschaften sollten eingegeben werden. Composite Material Manager wird automatisch mit den Faser- und Matrixwerten für Kohlenstoff/Epoxid- und Glas/Epoxid-Materialien aufgefüllt.
Öffnen Sie die Benutzeroberfläche von Composite Material Manager und wählen Sie Datei > Neu > Unidirektional.
Geben Sie den Namen des Materials als Tutorial_1 ein.
Wählen Sie lb/in/R als Einheitensystem, LM-Kohlefaser als Fasertyp und Duroplast-Polymer als Matrixtyp, und geben Sie den Faservolumenanteil 0.55 ein.
Füllen Sie die Registerkarte General aus, indem Sie die in der obigen Tabelle aufgeführten RTD-Mittellagenstärken eingeben. Es ist nicht erforderlich, die Druckfestigkeiten mit einem Bindestrich (-) einzugeben. Die Benutzeroberfläche sollte wie unten dargestellt angezeigt werden.
Füllen Sie die Registerkarte Constants aus, indem Sie die in der obigen Tabelle aufgeführten RTD-Mittelzuglagensteifheiten eingeben. Klicken Sie auf die Schaltfläche Apply Material Type Characteristics zum Anwenden der vorgegebenen Kohlenstoff/Epoxid-Faser- und Matrixsteifheiten. Die Benutzeroberfläche sollte wie unten dargestellt angezeigt werden.
Wählen Sie Datei > Speichern unter und klicken Sie dann nach der Aufforderung zum Optimieren des Materials auf OK. Speichern Sie das Material in das vorgegebene Verzeichnis.
Nachdem Sie das Material gespeichert haben, werden die konvergierten Eigenschaften angezeigt.