Anhang A.5: Argument 5: Progressive Versagensanalyse

Das fünfte Argument aktiviert bzw. deaktiviert die Funktion für progressive Versagensanalysen. Wenn die Funktion für progressive Versagensanalysen aktiviert ist, wertet Helius PFA routinemäßig sowohl das Matrix- als auch das Faserausfallkriterium aus, um festzulegen, ob eines der beiden Konstituentenmaterialien versagt hat. Jedes Ausfallkriterium für eine Konstituente basiert auf dem durchschnittlichen Spannungszustand der entsprechenden Konstituente. Bei Versagen von Konstituenten wird die Steifheit der versagenden Konstituente(n) entsprechend auf minimale Werte reduziert. Helius PFA berechnet die aktuelle durchschnittliche Steifheit des Verbundmaterials anhand des aktuellen Zustands (ausgefallen oder nicht ausgefallen) der einzelnen Konstituentenmaterialien.

Der Wert des fünften Arguments hat je nach Mikrostruktur des Materials unterschiedliche Auswirkungen.

Unidirektionale Mikrostrukturen: Der Wert 1 aktiviert die Funktion für progressive Schadensanalyse, während der Wert 0 die Funktion für progressive Schadensanalyse deaktiviert.

Gewebte Mikrostrukturen: Der Wert 0 deaktiviert die Funktion für die progressive Schadensanalyse. Durch den Wert 1 wird die Funktion für progressive Schäden aktiviert; außerdem werden die Matrix- und Faserdegradationsebenen aus der Materialdatendatei zur Berechnung der Eigenschaften des ausgefallenen Materials verwendet. Durch den Wert 2 wird die Funktion für progressive Versagensanalysen aktiviert; außerdem werden die durch die Argumente 14 und 15 angegebenen Matrix- und Faserdegradationsniveaus verwendet, um die fehlerhaften Eigenschaften des Materials zu berechnen.

Durch Auswahl des Werts 2 für Gewebe werden ca. 45 bis 60 Sekunden zur Vorverarbeitungszeit pro gewebtem Material hinzugefügt. Der Wert von 2 wird nur für Atlasgewebe mit reduzierter Einheitenzellmikrostruktur unterstützt, nicht für die vollständige Einheitenzellmikrostruktur. Weitere Informationen zu den verfügbaren gewebten Mikrostrukturen finden Sie in Anhang E im Benutzerhandbuch für den Material-Manager. Durch den Wert 1 wird keine Laufzeit während der Vorverarbeitung hinzugefügt, da die Eigenschaften von ausgefallenen Materialien (bei den während der Materialerstellung in Composite Material Manager angegebenen Matrix- und Faserdegradationsniveaus) bereits in der Materialdatei gespeichert sind.

Die progressive Versagensanalyse ist die Basiskomponente der nichtlinearen mehrskaligen Konstituentenbeziehungen von Helius PFA. Nichtlinearität vor Ausfall kann (über das sechste Argument) festgelegt werden. Jedoch kann diese zusätzliche Form von Nichtlinearität erst aktiviert werden, wenn die progressive Versagensanalyse ebenfalls aktiviert ist. Die Werte von SVAR1 unterscheiden sich je nach Mikrostruktur des zugrunde liegenden Verbundmaterials und sind davon abhängig, ob weitere Formen der Nichtlinearität für das Material festgelegt sind. Eine vollständige Liste der möglichen Werte für SVAR1 finden Sie in Anhang C. Darüber hinaus wird während der Vorverarbeitungsphase der Analyse für jeden diskreten Schadenszustand des Verbundmaterials eine Beschreibung in die MCT-Datei geschrieben.

Die folgende Abbildung zeigt eine undirektionale Verbundplatte [0°/ ± 45°]s, die mithilfe der Funktion für progressive Versagensanalysen analysiert wurde, wobei die Nichtlinearität vor und nach Ausfall deaktiviert war. Sie zeigt ein Konturdiagramm der MCT-Zustandsvariablen SVAR1, die den Schadenszustand des Verbundmaterials in den Lagen mit 0° darstellt. Die blauen Bereiche repräsentieren Verbundmaterial mit nicht ausgefallenen Konstituenten (SVAR1 = 1). Die grünen Bereiche repräsentieren Verbundmaterial mit einer ausgefallenen Matrixkonstituente (SVAR1 = 2). Die roten Bereiche repräsentieren Verbundmaterial mit ausgefallenen Matrix- und Faserkonstituenten (SVAR1 = 3).

Weitere Informationen zur Funktion für progressive Versagensanalysen finden Sie im Theoriehandbuch.