Erfassen Sie die Auswirkungen der nichtlinearen Elastizität von Fasern.

Es ist allgemein bekannt, dass das Modul der Fasern bei großen axialen Dehnungen nichtlineare Elastizität aufweisen kann. Wenn die axiale Faserdehnung eine Zugdehnung ist, neigen die Fasern zur Versteifung. Wenn die axiale Faserdehnung eine Druckdehnung ist, neigen die Fasern zur Erweichung. Beide Verhaltensweisen können über das Schlüsselwort *NONLINEAR FIBER erfasst werden. Diesem Schlüsselwort muss das Schlüsselwort *MATERIAL vorangehen, sodass das betreffende Material ordnungsgemäß identifiziert wird:

*NONLINEAR FIBER, ETAC=Compressive Knockdown Factor
GAMMA_1T, GAMMA_1C

ETAC und GAMMA_1C schließen sich gegenseitig aus.

Für Zuglast wird die folgende Gleichung verwendet, um die nichtlineare elastische Versteifung der Faser (und damit des Verbundwerkstoffs) anzunähern:

Dabei gilt:

ist das ursprüngliche Fasermodul

ist der nichtlineare Faserparameter (GAMMA_1T)

ist die axiale Faserdehnung (es wird angenommen, dass sie gleich der Axialdehnung des Verbundwerkstoffs ist)

Für Drucklast wird eine einfache Beziehung zur Annäherung der Modulabschwächung verwendet, wenn ETAC angegeben ist:

Dabei gilt:

ist das ursprüngliche Verbundmodul

ist der Verbundmodul-Abminderungsfaktor (ETAC)

Für Drucklast mit der Angabe von GAMMA_1C wird die folgende Gleichung verwendet, um sich der nichtlinearen elastischen Abschwächung der Faser (und damit des Verbundwerkstoffs) anzunähern:

Dabei gilt:

ist das ursprüngliche Fasermodul

ist der nichtlineare Faserparameter für Druck (GAMMA_1C)

ist die axiale Faserdehnung (es wird angenommen, dass sie gleich der Axialdehnung des Verbundwerkstoffs ist)

Das Fasermodul wird als nichtlinear angesehen, bis ein Faserversagen auftritt. Nachdem ein Faserversagen aufgetreten ist, bleiben die Verbundwerkstoffsteifheiten unverändert, da deren Einfluss vernachlässigbar ist und eine Aktualisierung der Eigenschaften eine ineffiziente Inanspruchnahme der Rechenleistung wäre.

Nehmen Sie als Beispiel die Definition des Schlüsselworts *NONLINEAR FIBER (siehe unten). Anhand dieser Einstellungen wird dem Material 9002 ein nichtlinearer Faserparameter von 21.0 und ein Verbundmodul-Abminderungsfaktor von 0.75 zugewiesen. Die Darstellung unten zeigt die Spannungs-/Dehnungsreaktion des Materials mit dem aktivierten (nichtlinear elastisch) und deaktivierten (linear elastisch) Schlüsselwort *NONLINEAR FIBER.

*MATERIAL, NAME=9002
*NONLINEAR FIBER, ETAC=0.75
21.0

Weitere Informationen zu den Funktionen der Fasernichtlinearität finden Sie im Theoriehandbuch.