Anhang B6: Argumente 10-13: Schadensentwicklung

Sobald ein Schaden in einem kohäsiven Material auftritt, beginnt die Steifheit des Materials (mit fortschreitender Schadensentwicklung) zu schwinden. Der Schaden entwickelt sich weiter, während die Verformung des Materials zunimmt. Im Endstadium ist das Material vollständig beschädigt und weist eine Steifheit von null auf. Die reduzierte Materialsteifheit wird durch die Schadensvariable D gesteuert, die wie folgt definiert ist:

Schaden

Dabei steht deltam supo für die effektive relative Verschiebung bei Schadensbeginn, deltam supmax für die bisher im Belastungsverlauf erreichte maximale effektive relative Verschiebung und deltam supf für die effektive relative Verschiebung bei vollständigem Ausfall. Die effektive Verschiebung ist definiert als:

deltam

wobei δn, δs und δt die drei relativen Verschiebungen in den lokalen Richtungen drei, eins und zwei sind. Die Zugkraft wird dann unter Verwendung des ursprünglichen Werts für Steifheit und der Schadensvariablen wie hier gezeigt berechnet:

Zug

Nachfolgend ist eine typische Zugkraft-Verschiebung-Kurve abgebildet. Der Schaden beginnt bei deltam supo, wo D = 0 ist, und entwickelt sich weiter bis zu dem Punkt, wo bei deltam supf D= 1 ist.

Zugkraft-Verschiebung

Verschiebungsbasierte Schadensentwicklung

Für das verschiebungbasierte Schadensentwicklungskriterium wird das Argument 10 als Differenz zwischen der effektiven relativen Verschiebung bei vollständigem Ausfall deltam supf und der effektiven relativen Verschiebung bei Schadensbeginn deltam supo interpretiert. Gültige Werte müssen größer als null sein. Die Abbildung oben zeigt qualitativ die Beziehung zwischen deltam supo und deltam supf einerseits und der Schadensentwicklungsrate andererseits.

Energiebasierte Schadensentwicklung

Für das energiebasierte Schadensentwicklungskriterium wird das Argument 10 als gesamte Bruchenergie des kohäsiven Materials GC interpretiert. Die folgende Abbildung zeigt den Zusammenhang zwischen GC und der Zugkraft-Trennung-Reaktion des kohäsiven Materials. Der von Ihnen bereitgestellte Wert von GC wird dazu verwendet, die endgültige effektive relative Verschiebung gemäß folgender Gleichung zu ermitteln:

deltam supo

Dabei steht teff für die effektive Zugkraft bei Schadensbeginn.

Energiebasierte Schadensentwicklung (Gemischter Modus - Potenzgesetz)

Das Kriterium "Energie (Gemischter Modus - Potenzgesetz)" verwendet Bruchenergiewerte für jeden Belastungsmodus zur Bestimmung der Schadensentwicklung. Anstelle einer einzelnen Bruchenergie GC geben Sie über die Argumente 10, 11 und 12 die Bruchenergie für jeden Modus ( gn supc, gs supc, gt supc ) an. Außerdem müssen Sie einen Exponenten α für die Anwendung des Potenzgesetzes bereitstellen. Das Potenzgesetz besagt, dass das kohäsive Material vollständig ausgefallen ist (D = 1 ), wenn die folgende Bedingung erfüllt ist:

Potenzgesetz

Hier stehen Gn, Gs und Gt für die von der Zugkraft erledigte Arbeit und die entsprechende relative Verschiebung in den lokalen Richtungen 3, 1 und 2.

coh mat resp