纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的損傷演化和網(wǎng)格移動.doc

纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的損傷演化概述Abaqus中的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料損傷演化能力：n 假設(shè)損傷被定義為由于材料剛度的不斷下降，而導(dǎo)致的材料破壞；n 需要沒有損壞的材料的線性彈性參數(shù)；n 考慮以下四種不同的破壞模型：纖維拉力，纖維壓力；矩陣?yán)途仃噳毫?；n 用這些損傷變化來描述每個破壞模型的損傷；n 必須和hashin的損傷初始條件一起用；n 損傷過程是基于能量損耗的；n 為破壞過程中出現(xiàn)的東西提供選項，包括網(wǎng)格移動；n 可以跟粘性參數(shù)組成方程，來提高軟化過程的收斂率。損傷演化本章會討論定義了損傷演化的模型，在初始損傷后的行為。比損傷初始條件更重要的是，材料是線彈性的，并且有平面應(yīng)力的剛性矩陣。這樣，材料的行為就可以用下式估算：這里的 是應(yīng)變， 是損傷彈性矩陣， 上式中 , 表示前衛(wèi)損傷的當(dāng)前裝袋表示矩陣損傷的當(dāng)前狀態(tài)表示剪切損傷的當(dāng)前狀態(tài), 是纖維方向的楊氏模量是矩陣方向的楊氏模量, 是剪切系數(shù)，和是泊松比. 損傷變量 , , 和 來自于損傷變量, , , 和,與之前討論過的破壞模型相一致，如: 和 是真實(shí)應(yīng)力張量。真實(shí)應(yīng)力張量主要用來估計初始損傷準(zhǔn)則。每個模型的損傷變量的演變?yōu)榱藴p少材料軟化過程中的網(wǎng)格依賴性，abaqus在公式中引進(jìn)了一個特征長度，這樣本構(gòu)關(guān)系就可以用應(yīng)力-位移關(guān)系來描述。每種破壞模型的損傷變量會如圖所示的應(yīng)力-位移行為進(jìn)行演變。應(yīng)力-位移曲線中的上升部分，是在沒有達(dá)到初始損傷標(biāo)準(zhǔn)之前，材料的線彈性行為；下降部分是達(dá)到了初始損傷準(zhǔn)則后，根據(jù)下面所示的公式求得的各個損傷變量的演變。相當(dāng)應(yīng)力-相當(dāng)位移曲線每種損傷模型的相當(dāng)應(yīng)力和相當(dāng)位移定義如下：光纖拉力 :光線壓力:矩陣?yán)?:矩陣壓力 :特征長度, 是基于網(wǎng)格幾何和公式：對于一階網(wǎng)格，它是穿過一個網(wǎng)格的線長度；對于二階網(wǎng)格，它是闖過一個網(wǎng)格的線長度的一半。對于膜和殼體，它是參考面的特征長度，是面積的平方根。等式中的符號表示Macaulay bracket operator,它被定義為每個，其中 . 初始損傷條件符合之后(比如, ) 如圖所示, 特殊模型的損傷變量如下所示 是當(dāng)初始損傷條件符合時的初始相當(dāng)位移， 材料完全損傷后的位移。上述關(guān)系如下圖所示。 相當(dāng)位移中的損傷變量關(guān)系變量模型中的值取決于彈性剛度和初始損傷定義中的強(qiáng)度指標(biāo).每一個破壞模型都必須定義由于破壞而損失的能量,相當(dāng)于下圖所示的三角形面積OAC. 變量模型中的值，取決于各自的. 在部分損傷狀態(tài)下卸載，如下圖中B點(diǎn)所示位置，會出現(xiàn)沿著一條線性的、回到原點(diǎn)的相當(dāng)應(yīng)力-相當(dāng)位移的路徑；再在加載時會沿著相同的路徑返回B點(diǎn)。. 線性損傷演化InputFileUsage:Use the following option to define the damage evolution law:*DAMAGE EVOLUTION, TYPE=ENERGY, SOFTENING=LINEAR , , , where , , , and are energies dissipated during damage for fiber tension, fiber compression, matrix tension, and matrix compression failure modes, respectively.Abaqus/CAEUsage:Property module: material editor: MechanicalDamage for Fiber-Reinforced Compos