材料の再定義

HIN ファイルを使用して、材料定義を修正します。

多くの解析では、感度解析を実行するために、材料定義をわずかに変更することが必要な場合があります。感度スタディの場合は、希望の解析に対する静的材料特性または動的データのいずれかが強制的に修正されます。動的材料データは、各解析で MATPFA エントリを使用して事前に変更が可能です。静的材料データを修正するには、通常、異なる材料パラメータを使用して目的の材料を再作成し、Helius PFA 材料データベースに保存する必要があります。大規模な感度解析では、この作業は明らかに非常に煩雑なものとなります。各解析で新しい材料をデータベースに保存する必要があり、望ましくありません。

上記で説明したような使用事例に対応するため、HIN ファイルでは次のキーワードを使用して、材料データベース内の特定の材料に対して特定の材料パラメータを上書きできます。

一方向材料の場合:

*MATERIAL, ID=MIDH, FVF=NEWFVF, MOISTURE=AMBIENT/DRY/WET
pS11, nS11, pS22, nS22, S12, S23
*FIBER
E11, E22, v12, v23, G12, CTE11, CTE22
*MATRIX
E11, E22, v12, v23, G12, CTE11, CTE22

織物材料の場合:

*MATERIAL, ID=MIDH, FVF=NEWFVF, MOISTURE=AMBIENT/DRY/WET
pS11K, pS11U, nS11K, nS11U, S12K, S12U
*FIBER
E11, E22, v12, v23, G12, CTE11, CTE22
*MATRIX
E11, E22, v12, v23, G12, CTE11, CTE22

*MATERIAL キーワードには、構成材料特性を変更するためのいくつかのオプションのパラメータと複数のサブラインがあります。パラメータ FVF は、単層の繊維体積分率をオーバーライドするために使用されます。このパラメータが省略された場合、材料ファイルに含まれる繊維体積分率が使用されます。MOISTURE パラメータは、材料の含水率、および材料ファイルから読み込まれた材料特性セットを変更するために使用されます。このパラメータを省略すると、AMBIENT の既定の値が使用されます。*MATERIAL キーワードの下の行には単層の強度が含まれています。織物材料の場合、単層の極限(U)と Knee (K)の両方の強度を指定できます。この行を省略した場合は、材料データベースの値が使用されます。

サブキーワード *FIBER および *MATRIX は、指定された材料の繊維および母材の特性をオーバーライドするために使用されます。対応するデータ行では、各構成の個別の特性を指定できます。弾性定数に対して横等方性が常に強制され、単層の特性は材料特性の変更後に生成されることに注意してください。

Helius PFA の材料データベースで材料 IM7_8552 (たとえば MIDH = 9030 など)を使用する解析を考えます。Autodesk Inventor Nastran 材料定義は次のように表示されます。

MATPFA, 1, 9030, 1, MCT, 0.01, 1.00E-02, INSTANT, OFF,
, AMBIENT, 0

次に、材料の繊維体積分率を 60% から 58% に、縦方向引張強度を 2500 MPa から 2000 MPa に、繊維の縦方向係数を 245 GPa から 300 GPa、母材のポアソン比を 0.28 から 0.35 に変更した場合の結果について検討してみましょう。HIN ファイル内の対応する *MATERIAL カードは次のように表示されます。

*MATERIAL, ID=9030, FVF=0.58
2000.e6, , , , ,
*FIBER
300.e9, , , , , ,
*MATRIX
, , 0.35, 0.35, , ,

この例では、MOISTURE パラメータは指定されていませんでした。したがって、Helius PFA は材料ファイル内の環境の既定の含水率を使用します。材料ファイル内の既定値となる、すべての材料パラメータは空白として指定します。

構成特性または複合材料強度が全く変更されない場合、特定のデータ行を削除できます。たとえば、繊維体積分率以外のすべての繊維特性を変更しない場合は、*MATERIAL キーワードは次のように表示されます。

*MATERIAL, ID=MIDH, FVF=0.58
2000.e6, , , , ,
*MATRIX
, , 0.35, 0.35, , ,

*MAP, FROM=ID, TO=ID
9002, 9001
**
*MATERIAL, ORIGINAL ID=9002
*MATRIX
, , 0.35, 0.35, , ,

それ以外の場合は、使用する基本材料(9001)のみ、特性が修正されます。*MATERIAL キーワードを使用して基本材料の材料特性を変更すると、その材料にマッピングされたすべての材料が影響を受けます。