Anhang C: MCT-Zustandsvariablen (SVARs)

Sehen Sie sich eine Beschreibung aller lösungsabhängigen MCT-Zustandsvariablen an.

Es gibt 35 lösungsabhängige MCT-Zustandsvariablen für unidirektionale Verbundwerkstoffe und 91 für gewebte Verbundwerkstoffe. (Beachten Sie, dass es bei progressiven Ermüdungsanalysen 31 MCT-Zustandsvariablen für unidirektionale Materialien und 94 MCT-Zustandsvariablen für gewebte Materialien gibt.) Diese lösungsabhängigen Zustandsvariablen werden von einer vom Benutzer programmierbaren Funktion von Helius PFA an jedem Integrationspunkt innerhalb jedes finiten Elements berechnet oder aktualisiert. ANSYS speichert die konvergierten Werte von lösungsabhängigen MCT-Zustandsvariablen für jeden Teilschritt mithilfe des entsprechenden ANSYS OUTRES-Befehls (siehe Anfordern der MCT-Zustandsvariablenausgabe und Ausgabe der MCT-Zustandsvariablen anfordern). Vorgabemäßig ist SVARi die von ANSYS für lösungsabhängige Zustandsvariablen übernommene Namenskonvention, wobei i = 1, 2, 3 usw. die Anzahl der Zustandsvariablen ist. Um SVARs größer als 11 anzuzeigen, muss PowerGraphics über den Befehl /GRAPHICS,FULL deaktiviert werden. Klicken Sie hier, um die in Advanced Material Exchange verwendeten Zustandsvariablen anzuzeigen.

Die folgende Liste beschreibt die einzelnen MCT-Zustandsvariablen.

SVAR1

SVAR1 ist eine Ganzzahlvariable für den diskreten Schadenszustand des Verbundmaterials. Der Bereich und die Interpretation von ganzzahligen Werten durch SVAR1 hängen vom spezifischen Satz von Material-Nichtlinearitätsfunktionen ab, die in der Analyse verwendet werden. Die folgenden Tabellen enthalten die Interpretation für jeden zulässigen Ganzzahlenwert von SVAR1 für jede mögliche Kombination von Material-Nichtlinearitätsfunktionen, die von Helius PFA verwendet werden.

Unidirektionales Verbundmaterial – Nichtlinearität deaktiviert

Progressive Versagensanalyse (aktiviert)
Nichtlinearität vor Ausfall (deaktiviert)

Zulässige Einzelwerte für SVAR1	Einzelner Schadenszustand des Verbundmaterials
1.0	Unbeschädigte Matrix, unbeschädigte Faser
2.0	Matrix mit Ausfall, unbeschädigte Faser
3.0	Matrix mit Ausfall, beschädigte Faser

Unidirektionales Verbundmaterial – Nichtlinearität aktiviert

Progressive Versagensanalyse (aktiviert)
Nichtlinearität vor Ausfall (aktiviert)

Zulässige Einzelwerte für SVAR1	Einzelner Schadenszustand des Verbundmaterials
1.0	Unbeschädigte Matrix, unbeschädigte Faser
1.25	Matrix-Zerfallebene 1 vor Ausfall, unbeschädigte Faser
1.5	Matrix-Zerfallebene 2 vor Ausfall, unbeschädigte Faser
1.75	Matrix-Zerfallebene 3 vor Ausfall, unbeschädigte Faser
2.0	Matrix mit Ausfall, unbeschädigte Faser
3.0	Matrix mit Ausfall, beschädigte Faser

Gewebtes Verbundmaterial – Nichtlinearität deaktiviert

Progressive Versagensanalyse (aktiviert)
Nichtlinearität vor Ausfall (deaktiviert)
Nichtlinearität nach Ausfall (nicht unterstützt)

Zulässige Einzelwerte für SVAR1	Einzelner Schadenszustand des Verbundmaterials
1.0	Unbeschädigte Matrix, unbeschädigte Faser
1.4	Schussmatrixausfall, unbeschädigtes Kettgarn
1.6	Kettmatrixausfall, unbeschädigtes Schussgarn
2.0	Matrixausfall bei Kett- und Schussgarn
2.2	Schussfaser- und Matrixausfall, unbeschädigtes Kettgarn
2.3	Kettfaser- und Matrixausfall, unbeschädigtes Schussgarn
2.7	Schussfaser- und Matrixausfall, Kettmatrixausfall
2.8	Kettfaser- und Matrixausfall, Schussmatrixausfall
3.0	Vollkommener Ausfall

Gewebtes Verbundmaterial – Nichtlinearität aktiviert

Progressive Versagensanalyse (aktiviert)
Nichtlinearität vor Ausfall (aktiviert)
Nichtlinearität nach Ausfall (nicht unterstützt)

Zulässige Einzelwerte für SVAR1	Einzelner Schadenszustand des Verbundmaterials
1.0	Unbeschädigte Matrix, unbeschädigte Faser
1.057	Matrix-Zerfallebene 1 vor Ausfall, unbeschädigte Faser
1.114	Matrix-Zerfallebene 2 vor Ausfall, unbeschädigte Faser
1.171	Matrix-Zerfallebene 3 vor Ausfall, unbeschädigte Faser
1.229	Matrix-Zerfallebene 4 vor Ausfall, unbeschädigte Faser
1.286	Matrix-Zerfallebene 5 vor Ausfall, unbeschädigte Faser
1.343	Matrix-Zerfallebene 6 vor Ausfall, unbeschädigte Faser
1.4	Schussmatrixausfall, unbeschädigtes Kettgarn
1.6	Kettmatrixausfall, unbeschädigtes Schussgarn
2.0	Matrixausfall bei Kett- und Schussgarn
2.2	Schussfaser- und Matrixausfall, unbeschädigtes Kettgarn
2.3	Kettfaser- und Matrixausfall, unbeschädigtes Schussgarn
2.7	Schussfaser- und Matrixausfall, Kettmatrixausfall
2.8	Kettfaser- und Matrixausfall, Schussmatrixausfall
3.0	Vollkommener Ausfall

Unidirektionale Verbundwerkstoffe – Statische Analysen

Bei unidirektionalen Verbundmaterialien haben die Zustandsvariablen SVAR2, SVAR3, ..., SVAR35 folgende Bedeutung für statische progressive Schadensanalysen:

SVAR2: SVAR2 ist eine fortlaufende reelle Variable von 0.0 bis 1.0, um den Anteil des Matrixausfallkriteriums anzugeben, der erfüllt wurde. Beispielsweise bedeutet SVAR2 = 0.0, dass das Matrixspannungsniveau gleich null ist, während SVAR2 = 1.0 bedeutet, dass die Matrixspannung das Ausfallniveau erreicht hat. Numerisch wird SVAR2 berechnet als
was als linke Seite des Matrixausfallkriteriums erkannt wird (siehe Abschnitt Konstituentenbasierte MCT-Ausfallkriterien im Theoriehandbuch).
SVAR3: SVAR3 ist eine fortlaufende reelle Variable von 0.0 bis 1.0, um den Anteil des Faserausfallkriteriums anzugeben, der erfüllt wurde. Beispielsweise bedeutet SVAR3 = 0.0, dass das Faserspannungsniveau gleich null ist, während SVAR3 = 1.0 bedeutet, dass das Faserspannungsniveau das Ausfallniveau erreicht hat. Numerisch wird SVAR3 berechnet als
, was als die linke Seite des Faserausfallkriteriums erkannt wird (siehe Abschnitt Konstituentenbasierte MCT-Ausfallkriterien im Theoriehandbuch).
SVAR4: SVAR4 gibt an, ob die axiale Dehnung in der Faserkonstituente positiv oder negativ ist, wenn der Faserausfall eintritt. Wenn die axiale Dehnung positiv ist, ist SVAR4 = 1.0. Wenn die axiale Dehnung negativ ist, ist SVAR4 = -1.0.
SVAR5: SVAR5 ist der vierte Term im Matrixausfallkriterium und wird in der Funktion für Nichtlinearität vor Ausfall verwendet (siehe Theoriehandbuch).
SVAR6 - SVAR11: Nicht verwendet

Bei unidirektionalen Verbundwerkstoffen speichern die übrigen MCT-Zustandsvariablen die einzelnen Komponenten der Matrixdurchschnittsspannungs- und -dehnungszustände und der Faserdurchschnittsspannungs- und -dehnungszustände.

svar12 35

Unidirektionale Verbundwerkstoffe – Progressive Ermüdungsanalysen

Bei unidirektionalen Verbundmaterialien haben die Zustandsvariablen SVAR2, SVAR3, ..., SVAR35 folgende Bedeutung für progressive Ermüdungsanalysen:

SVAR2: SVAR2 ist die Anzahl der Zyklen, die mit der angegebenen Belastungszunahme einhergehen. Dieser Wert wird immer aktualisiert, es sei denn, die Faser hat versagt (SVAR1 = 3.0); in diesem Fall wird die Anzahl der Zyklen bis zum Versagen auf den Wert bei Faserversagen gesetzt.
SVAR3: SVAR3 ist eine fortlaufende reelle Variable von 0.0 bis 1.0, die Schäden in Form von Längsrissen angibt. Ein Wert von 0.0 gibt an, dass kein Schaden aufgetreten ist. Ein Wert von 1.0 zeigt einen Längsriss an.
SVAR4: SVAR4 ist eine fortlaufende reelle Variable von 0.0 bis 1.0, die Schäden in Form von Querrissen angibt. Der Wert 0 gibt keinen Schaden an, und der Wert 1.0 bedeutet einen Querriss.
SVAR5: SVAR5 steht für die Materialtemperatur für Längsrisse, die für Hysteresewärmeberechnungen verwendet wird.
SVAR6: SVAR6 steht für die Materialtemperatur für Querrisse, die für Hysteresewärmeberechnungen verwendet wird.
SVAR7: Nicht verwendet

Bei einer progressiven Ermüdungsanalyse mit unidirektionalen Materialien speichern SVAR8 bis SVAR31 die einzelnen Komponenten der Matrixdurchschnittsspannungs- und -dehnungszustände und der Faserdurchschnittsspannungs- und -dehnungszustände (was SVAR12 bis SVAR35 bei statischen Analysen entspricht).

Gewebte Verbundwerkstoffe – Statische Analysen

Bei gewebten Verbundmaterialien haben die Zustandsvariablen SVAR2, SVAR3, ..., SVAR90 folgende Bedeutung für statische progressive Schadensanalysen:

SVAR2: SVAR2 ist eine fortlaufende reelle Variable von 0.0 bis 1.0, die den Anteil des Matrixausfallkriteriums angibt, der für die Matrixkonstituente innerhalb der Schussgarne erfüllt wurde.
SVAR3: SVAR3 ist eine fortlaufende reelle Variable von 0.0 bis 1.0, die den Anteil des Faserausfallkriteriums angibt, der für die Faserkonstituente innerhalb der Schussgarne erfüllt wurde.
SVAR4: SVAR4 ist eine fortlaufende reelle Variable von 0.0 bis 1.0, die den Anteil des Matrixausfallkriteriums angibt, der für die Matrixkonstituente innerhalb der Kettgarne erfüllt wurde.
SVAR5: SVAR5 ist eine fortlaufende reelle Variable von 0.0 bis 1.0, die den Anteil des Faserausfallkriteriums angibt, der für die Faserkonstituente innerhalb der Kettgarne erfüllt wurde.
SVAR6: Nicht verwendet
SVAR7: SVAR7 ist der zweite Term im MCT-Matrixausfallkriterium für gewebte Verbundwerkstoffe und wird in der Funktion der Nichtlinearität vor Ausfall verwendet. SVAR7 wird nicht verwendet, wenn die Funktion der Nichtlinearität vor Ausfall deaktiviert ist.

Im Fall von gewebten Verbundwerkstoffen speichern die übrigen MCT-Zustandsvariablen die einzelnen Komponenten der Durchschnittsspannungs- und -dehnungszustände in den verschiedenen Superkonstituenten und Konstituenten (z. B. Schuss = Schussgarn-Superkonstituente, Kett = Kettgarn-Superkonstituente, Matrixtasche = Matrixkonstituente der Zwischengarn-Matrixtaschen, Schussmatrix = Matrixkonstituente des Schussgarns, Kettmatrix = Matrixkonstituente des Kettgarns, Schussfaser = Faserkonstituente des Schussgarns, Kettfaser = Faserkonstituente des Kettgarns).

svar8 91

Gewebte Verbundwerkstoffe – Progressive Ermüdungsanalysen

Bei gewebten Verbundmaterialien haben die Zustandsvariablen SVAR2, SVAR3, ..., SVAR91 folgende Bedeutung für progressive Ermüdungsanalysen:

SVAR2: SVAR2 ist die Anzahl der Zyklen, die mit der angegebenen Belastungszunahme einhergehen. Dieser Wert wird immer aktualisiert, es sei denn, die Faser hat versagt (SVAR1 = 3.0); in diesem Fall wird die Anzahl der Zyklen bis zum Versagen auf den Wert bei Faserversagen gesetzt.
SVAR3: SVAR3 ist eine fortlaufende reelle Variable von 0.0 bis 1.0, die Schäden in Form von Längsrissen in der Schussmatrixkonstituente angibt. Ein Wert von 0.0 gibt an, dass kein Schaden aufgetreten ist. Ein Wert von 1.0 zeigt einen Längsriss in der Schussmatrix an.
SVAR4: SVAR4 ist eine fortlaufende reelle Variable von 0.0 bis 1.0, die Schäden in Form von Querrissen in der Schussmatrixkonstituente angibt. Der Wert 0 gibt keinen Schaden an, und der Wert 1.0 bedeutet einen Querriss in der Schussmatrix.
SVAR5: SVAR5 ist eine fortlaufende reelle Variable von 0.0 bis 1.0 und gibt den Schaden in Form von Längsrissen in der Kettmatrixkonstituente an. Ein Wert von 0.0 gibt an, dass kein Schaden aufgetreten ist. Ein Wert von 1.0 zeigt einen Längsriss in der Kettmatrix an.
SVAR6: SVAR6 ist eine fortlaufende reelle Variable von 0.0 bis 1.0 und gibt den Schaden in Form von Querrissen in der Kettmatrixkonstituente an. Ein Wert von 0.0 gibt an, dass kein Schaden aufgetreten ist. Ein Wert von 1.0 zeigt einen Querriss in der Kettmatrix an.
SVAR7: SVAR7 steht für die Materialtemperatur für Längsrisse in der Schussmatrixkonstituente, die für Hysteresewärmeberechnungen verwendet wird.
SVAR8: SVAR8 steht für die Materialtemperatur für Querrisse in der Schussmatrixkonstituente, die für Hysteresewärmeberechnungen verwendet wird.
SVAR9: SVAR9 steht für die Materialtemperatur für Längsrisse in der Kettmatrixkonstituente, die für Hysteresewärmeberechnungen verwendet wird.
SVAR10: SVAR10 steht für die Materialtemperatur für Längsrisse in der Kettmatrixkonstituente, die für Hysteresewärmeberechnungen verwendet wird.

Bei einer progressiven Ermüdungsanalyse mit gewebten Materialien werden SVAR11 bis SVAR94 verwendet, um die einzelnen Komponenten der Zustände der durchschnittlichen Spannung und Dehnung in den unterschiedlichen Superkonstituenten und Konstituenten zu speichern (was SVAR8 bis SVAR91 bei statischen Analysen entspricht).

Um SVARs größer als 11 anzuzeigen, muss PowerGraphics über den Befehl /GRAPHICS,FULL deaktiviert werden.