Anhang A.6: Fasersteifheit nach Ausfall (FPSTIF) / Faserdegradationsenergie (FDE)

FPSTIF

Das Feld FPSTIF dient zum Definieren der Reaktion des Verbundwerkstoffs nach einem Faserversagen, wenn die sofortige Degradation verwendet wird. Genau gesagt ist es das Verhältnis der ausgefallenen Faserkonstituentenmodule zu den nicht ausgefallenen Faserkonstituentenmodulen, nachdem ein Faserkonstituentenausfall aufgetreten ist. Bei unidirektionalen Materialien würde der Wert 0.01 angeben, dass nach dem Eintritt eines Faserversagens an einem bestimmten Integrationspunkt alle sechs Faserkonstituentenmodule ( e11 supf , e22 supf , e33 supf , g12 supf , g13 supf , g23 supf ) auf 1 % der ursprünglichen unbeschädigten Faserkonstituentenmodule am betreffenden Integrationspunkt reduziert werden. Bei gewebten Materialien würde der Wert 0.01 angeben, dass nach dem Eintritt eines Faserversagens an einem bestimmten Integrationspunkt drei der Faserkonstituentenmodule ( e11 supf , g12 supf , g13 supf ) auf 1 % der ursprünglichen unbeschädigten Faserkonstituentenmodule am betreffenden Integrationspunkt reduziert werden. Der Wert für die Fasersteifheit nach Ausfall muss größer als 0 und niedriger oder gleich 1 sein.

Anmerkung: Als Reaktion auf einen Faserkonstituentenausfall erzwingt die aktuelle Implementierung von Helius PFA eine isotrope Degradation der Fasereigenschaften für unidirektionale Materialien und eine orthotrope Degradation der Fasereigenschaften für gewebte Materialien.

Für gewebte Verbundwerkstoffe muss das Feld PFTYPE auf einen Wert von 2 eingestellt, wenn die Fasersteifheit nach Ausfall angegeben ist. Wenn das Feld PFTYPE auf den Wert 1 gesetzt ist, wird das Feld FPSTIF wird ignoriert.

Der Wert des Felds FPSTIF kann starke Auswirkungen auf die prognostizierte progressive Ausfallreaktion einer mehrschichtigen Verbundstruktur haben, da diese Konstante weitgehend verantwortlich ist für die Rate, mit der lokale Lasten nach dem lokalen Versagen einer Faserkonstituente neu verteilt werden. Da der Wert des Felds FPSTIF von 1.0 auf 0.0 reduziert wird, ist es daher wahrscheinlicher, dass ein lokales Faserversagen eine Kaskade lokalisierter Faserausfälle auslöst. Abhängig von der Größe der Faserausfallkaskade ist das Ergebnis möglicherweise als eine deutliche Abschwächung der gesamten strukturellen Reaktion erkennbar, oder es handelt sich um eine ungebremste Kaskade, die zu einem globalen Strukturversagen führt.

FDE

Das Feld FDE definiert die Reaktion des Verbundwerkstoffs nach einem Faserversagen bei Verwendung der energiebasierten Degradation. Im Besonderen stellt dieser Wert die Gesamtenergie, die vor und nach einem Faserversagen vom Verbundwerkstoff abgebaut wird.

Wenn Sie eine energiebasierte Degradation anfordern, repräsentiert dieser Wert die Gesamtenergie des Verbundmaterials vor und nach einem Faserversagen. Nach dem Eintritt eines Faserausfallereignisses werden e11 supf , g12 supf und g13 supf linear gemäß Anhang A.7 für den Ausfall nach Fasern degradiert. In dem Maße, wie die Dehnung über die Dehnung bei anfänglichem Faserversagen ansteigt, werden die Eigenschaften des Verbundmaterials entsprechend der zugeführten Faserdegradationsenergie, der Dehnung und Spannung des Verbundmaterials beim Versagen und des Elementvolumens reduziert. Weitere Informationen zur Faserdegradationsenergie finden Sie im Theoriehandbuch.

Anmerkung: Nach dem Faserversagen wird von einem Versagen der Matrix ausgegangen (egal, ob dies der Fall ist oder nicht), und die Eigenschaften des Konstituenten werden für die Berechnung des Versagens nicht mehr benötigt. Die Eigenschaften der Konstituenten werden daher nach einem Faserversagen nicht aktualisiert.

Wenn die Matrixkonstituente vor dem Faserversagen versagt hat, werden e22 supf , e33 supf und g23 supf entsprechend der Matrixdegradationsenergie degradiert; andernfalls werden , , und entsprechend der Faserdegradationsenergie degradiert.

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