Erstellen von kohäsiven Materialien

Verwenden Sie die Benutzeroberfläche von Create Cohesive Material, um ein kohäsives Material zu erstellen.

Jedes durch Helius PFA verarbeitete kohäsive Material wird von ANSYS als benutzerdefiniertes Material betrachtet. Die Benutzeroberfläche von Create Cohesive Material bietet eine einfache Möglichkeit zum Erstellen der Definition für diese kohäsiven Materialien in der ANSYS-Eingabedatei. Damit können Sie das kohäsives Material vollständig definieren, einschließlich Schadensbeginn- und Schadensentwicklungsparameter.

Zum Öffnen der Benutzeroberfläche von Create Cohesive Material aus ANSYS MAPDL klicken Sie auf die HELIUS-Schaltfläche und wählen Kohäsives Material erstellen aus. Die Benutzeroberfläche wird wie unten dargestellt angezeigt.

Wie oben dargestellt, müssen bei der Benutzeroberfläche von Create Cohesive Material mehrere Schritte durchgeführt werden, um für Helius PFA einen Typ für kohäsives Material zu definieren. Diese Schritte werden unten beschrieben. In Anhang B finden Sie eine technische Beschreibung dieser Parameter.

1. Material-ID – Geben Sie die ID des Materials an.

2. Normale Steifheit – Zahl über null zur Definition der normalen Steifheit Knn des kohäsiven Materials. Knn setzt die normale Zugkraft im kohäsiven Material folgendermaßen zur Dehnung in Beziehung:

   tn = Knnεn

   wobei tn die normale Zugkraft ist und εn die Dehnung in die normale Richtung (lokale Richtung 3).

3. Steifheit bei erster Scherung – Eine Zahl größer als null, die die Steifheit bei erster Scherung, Kss, des kohäsiven Materials definiert. Kss setzt die Zugkraft in der lokalen Richtung 1 im kohäsiven Material folgendermaßen zur Dehnung in Beziehung:

   ts = Kssεs

   wobei ts die erste Scherzugkraft und εs die Dehnung in der lokalen Richtung 1 ist.

4. *Steifheit bei zweiter Scherung – *Eine Zahl größer als null, die die Steifheit bei zweiter Scherung Ktt, des kohäsiven Materials definiert. Ktt setzt die normale Zugkraft in die lokale Richtung 2 im kohäsiven Material zur Dehnung in Beziehung als

   tt = Kttεt

   wobei tt die zweite Scherzugkraft und εt die Dehnung in der lokalen Richtung 2 ist.

5. Maximale normale Zugkraft – Eine Zahl über null, die den maximalen Betrag der Zugkraft darstellt, die das kohäsive Material in normaler Richtung (lokale Richtung 3) aushalten kann, bevor der Schaden einsetzt, ausgedrückt als Sn.

6. Maximale Zugkraft bei erster Scherung – Eine Zahl über null, die den maximalen Betrag der Zugkraft darstellt, die das kohäsive Material in normaler Richtung (lokale Richtung 1) aushalten kann, bevor der Schaden einsetzt, ausgedrückt als Ss.

7. Maximale Zugkraft bei zweiter Scherung – Eine Zahl über null, die den maximalen Betrag der Zugkraft darstellt, die das kohäsive Material in normaler Richtung (lokale Richtung 2) aushalten kann, bevor der Schaden einsetzt, ausgedrückt als St.

8. Kriterium des Schadensbeginns – Damit können Sie ein Schadensbeginnkriterium auf Basis der maximalen oder der quadratischen Zugkraft auswählen. Das Kriterium für maximale Zugkraft definiert den Schadensbeginn als den Punkt, an dem eine Zugkraft dem Wert ihrer jeweiligen maximalen Zugkraft entspricht oder diesen übertrifft. Das auf der quadratischen Zugkraft basierende Kriterium verwendet eine quadratische Interaktion im Verhältnis zwischen der Zugkraft und der maximalen Zugkraft, um den Schadensbeginn vorherzusagen.

9. Methode der Schadensentwicklung – Damit können Sie wählen, wie sich der Schaden nach Schadensbeginn entwickelt. Sobald ein Schaden in einem Verbundmaterial begonnen hat, nimmt die Steifheit des Materials mit zunehmender Materialverformung ab. Schließlich reduziert sich die Steifheit des Verbundmaterials auf null und das Material kann keiner Belastung mehr standhalten. Die folgenden drei Methoden sind verfügbar:

   • Displacement

   • Energy

   • Energy (Mixed Mode, Power Law)

10. Variablenparameter – Die Wahl der Schadensentwicklungsmethode bestimmt die Eingabe für dieses Feld. Folgende Eingaben sind für jede Methode der Schadensentwicklung möglich:

    • Verschiebung – Dieser Wert ist die Verschiebung bei Ausfall, eine Zahl über null, die den Unterschied zwischen der effektiven Verschiebung und der effektiven Verschiebung bei Schadensbeginn definiert, ausgedrückt als .
    • Energie –Dieser Wert ist die Bruchenergie, eine Zahl über null, die die gesamte, durch das Versagen abgeführte Energie definiert, ausgedrückt als GC. Mathematisch ausgedrückt handelt es sich bei diesem Wert um den Bereich, der der Zugkraft ausgesetzt ist – Trennungskurve.
    • Energie (Gemischter Modus, Potenzgesetz) – Dieser Wert ist die Bruchenergie im normalen Modus, eine Zahl über null, die die gesamte, durch das Versagen abgeführte Energie in einem reinen normalen Modus definiert, ausgedrückt als .

11. Bruchenergie im ersten Schermodus – Eine Zahl über null, die die gesamte, durch das Versagen abgeführte Energie in einem reinen ersten Schermodus definiert, ausgedrückt als .

12. Bruchenergie im zweiten Schermodus – Eine Zahl über null, die die gesamte, durch das Versagen abgeführte Energie in einem reinen zweiten Schermodus definiert, ausgedrückt als

13. Alpha – Der in der Gleichung zum gemischten Modus, Potenzgesetz und Schadensentwicklung verwendete Exponent, α.