纤维强化复合材料的损伤演化和网格移动.doc

纤维强化复合材料的损伤演化概述Abaqus中的纤维强化复合材料损伤演化能力：n 假设损伤被定义为由于材料刚度的不断下降，而导致的材料破坏；n 需要没有损坏的材料的线性弹性参数；n 考虑以下四种不同的破坏模型：纤维拉力，纤维压力；矩阵拉力和矩阵压力；n 用这些损伤变化来描述每个破坏模型的损伤；n 必须和hashin的损伤初始条件一起用；n 损伤过程是基于能量损耗的；n 为破坏过程中出现的东西提供选项，包括网格移动；n 可以跟粘性参数组成方程，来提高软化过程的收敛率。损伤演化本章会讨论定义了损伤演化的模型，在初始损伤后的行为。比损伤初始条件更重要的是，材料是线弹性的，并且有平面应力的刚性矩阵。这样，材料的行为就可以用下式估算：这里的 是应变， 是损伤弹性矩阵， 上式中 , 表示前卫损伤的当前装袋表示矩阵损伤的当前状态表示剪切损伤的当前状态, 是纤维方向的杨氏模量是矩阵方向的杨氏模量, 是剪切系数，和是泊松比. 损伤变量 , , 和 来自于损伤变量, , , 和,与之前讨论过的破坏模型相一致，如: 和 是真实应力张量。真实应力张量主要用来估计初始损伤准则。每个模型的损伤变量的演变为了减少材料软化过程中的网格依赖性，abaqus在公式中引进了一个特征长度，这样本构关系就可以用应力-位移关系来描述。每种破坏模型的损伤变量会如图所示的应力-位移行为进行演变。应力-位移曲线中的上升部分，是在没有达到初始损伤标准之前，材料的线弹性行为；下降部分是达到了初始损伤准则后，根据下面所示的公式求得的各个损伤变量的演变。相当应力-相当位移曲线每种损伤模型的相当应力和相当位移定义如下：光纤拉力 :光线压力:矩阵拉力 :矩阵压力 :特征长度, 是基于网格几何和公式：对于一阶网格，它是穿过一个网格的线长度；对于二阶网格，它是闯过一个网格的线长度的一半。对于膜和壳体，它是参考面的特征长度，是面积的平方根。等式中的符号表示Macaulay bracket operator,它被定义为每个，其中 . 初始损伤条件符合之后(比如, ) 如图所示, 特殊模型的损伤变量如下所示 是当初始损伤条件符合时的初始相当位移， 材料完全损伤后的位移。上述关系如下图所示。 相当位移中的损伤变量关系变量模型中的值取决于弹性刚度和初始损伤定义中的强度指标.每一个破坏模型都必须定义由于破坏而损失的能量,相当于下图所示的三角形面积OAC. 变量模型中的值，取决于各自的. 在部分损伤状态下卸载，如下图中B点所示位置，会出现沿着一条线性的、回到原点的相当应力-相当位移的路径；再在加载时会沿着相同的路径返回B点。. 线性损伤演化Input File Usage:          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/CAE Usage:   Property module: material editor: MechanicalDamage for Fiber-Reinforced CompositesHashin Damage: SuboptionsDamage Evolution: Type: Energy: Softening: Linear