Anhang A.5: Matrixsteifheit nach Ausfall (MPSTIF) / Matrixdegradationsenergie (MDE)

Das Feld MPSTIF/MDE dient zum Definieren der Reaktion des Verbundmaterials nach einem Matrixversagen. Sie kann je nach Ihren Anforderungen die Bedeutung von zwei verschiedenen Werten annehmen. Besonders wenn Sie eine energiebasierte Degradation des Verbundmaterials benötigen, repräsentiert dieser Wert die vom Verbundmaterial vor und nach einem Matrixversagen abgeführte Gesamtenergie. Andernfalls repräsentiert dieser Wert einen Anteilswert zum Definieren der beschädigten E-Module der Matrixkonstituente, nachdem ein Ausfall der Matrixkonstituente aufgetreten ist.

Matrixsteifheit nach Ausfall

"Matrixsteifheit nach Ausfall" ist ein Anteilswert zum Definieren der beschädigten E-Module der Matrixkonstituente, nachdem ein Ausfall der Matrixkonstituente aufgetreten ist. Genau gesagt handelt es sich hierbei um das Verhältnis der ausgefallenen Matrixkonstituentenmodule zu den nicht ausgefallenen Matrixkonstituentenmodulen. Beispielsweise würde für unidirektionale und gewebte Materialien der Wert 0.10 angeben, dass nach dem Eintritt eines Matrixversagens an einem Integrationspunkt alle sechs Matrixkonstituentenmodule ( e11 supm , e22 supm , e33 supm , g12 supm , g13 supm , g23 supm ) auf 10 % der ursprünglichen unbeschädigten Matrixkonstituentenmodule reduziert werden. Der Wert für Matrixsteifheit nach Ausfall muss größer als 0.0 und kleiner oder gleich 1.0 sein. Wenn das Feld MPSTIF nicht angegeben ist, wird der Vorgabewert 0.10 angenommen. Experimentellen Daten ist zu entnehmen, dass 10 % einen zulässigen Wert für die Matrixdegradation in einem multidirektionalen Verbundlaminat, bestehend aus unidirektionalen Lagen, darstellt, während 70 % eine akzeptable Degradation für aus gewebten Lagen bestehende Laminate ist.

Anmerkung: Wenn bei gewebten Verbundwerkstoffen die Matrixsteifheit nach Ausfall angegeben wird, muss für das Feld PFTYPE der Wert 2 festgelegt werden. Wenn das PFTYPE-Feld auf den Wert 1 gesetzt ist, wird das Feld MPSTIF ignoriert.

Der Wert des Felds MPSTIF kann starke Auswirkungen auf die Reaktion einer mehrschichtigen Verbundstruktur nach einem Versagen haben, da diese Konstante weitgehend verantwortlich ist für die Rate, mit der lokale Lasten nach dem lokalen Versagen einer Matrixkonstituente neu verteilt werden.

Matrixdegradationsenergie

Wenn Sie eine energiebasierte Degradation anfordern, repräsentiert dieses MDE-Feld die Gesamtenergie des Verbundmaterials vor und nach einem Matrixversagen. Nach einem Matrixversagen werden e22 supc , e33 supc , g12 supc , g13 supc und g23 supc gemäß der linearen Degradation in Anhang A.7 degradiert. In dem Maße, wie die Dehnung jenseits des anfänglichen Matrixversagens ansteigt, werden die Eigenschaften des Verbundmaterials entsprechend der zugeführten Matrixdegradationsenergie, der Dehnung und Spannung des Verbundmaterials beim Versagen und des Elementvolumens reduziert. Weitere Informationen zur Matrixdegradationsenergie finden Sie im Theoriehandbuch.

Anmerkung: Nach dem Matrixversagen werden die Matrixeigenschaften berechnet, um eine korrekte MCT-Zerlegung bei der Berechnung der Faserausfallindizes während der restlichen Analyse sicherzustellen.

Wenn eine zu geringe Matrixdegradationsenergie angegeben ist, werden die Eigenschaften des Verbundmaterials sofort (statt allmählich) nahezu auf null reduziert, sobald das Kriterium für das Matrixversagen den Wert 1.0 überschreitet. Weitere Informationen finden Sie in Anhang A.7 und im Theoriehandbuch.