OptiStruct考虑损伤的黏胶模型

在考虑损伤后，黏胶单元恢复力同开口位移的关系为

 

 

式中，T为x、y、：方向上的分力；k,为x、、=方向上的初始弹性刚度；d,为、y、z三个方向上的开口位移；”为黏胶单元z向的初始厚度，可以通过截面属性定义，也可从几何上识别；D为黏胶单元的损伤。

 

损伤分为损伤的萌生和损伤的演化两个阶段。损伤的萌生准则可通过DMGINI卡片定义，损伤的演化准则可通过 DMGEVO卡片定义。最终的材料定义通过MCOHED、DMGINI、DMGEVO卡片组合完成。

 

1. 损伤的萌生

黏胶材料损伤的萌生有四种准则，分别介绍如下

1）线性应变准则。其表达式为

 

 

式中，8、d,分别为x、y、=方向的应变及开口位移；€.、8、8分别为x、y、=方向上的许用应变；为黏胶单元的初始厚度。

 

线性应变准则可通过设置DMGINI卡片上的CRI=MAXE激活，6、6、6_通过 v1、v2、v3定义。

 

2）线性应力准则。其表达式为

 

 

式中，k、d分别为x、y、=方向的初始刚度及开口位移；σ.、σ、σ_为材料常数，表示损伤萌生时x、y、z三个方向的临界应力；“。为黏胶单元的初始厚度。

 

线性应力准则可通过设置 DMGINI卡片上的 CRI=MAXS 激活，σ、σ、σ_通过 1、v2、v3定义。

 

3）二阶应变准则。其表达式为

 

 

式中，：、d分别为x、y、：方向的应变及开口位移；8、、8_为材料常数，表示损伤萌生时*、1、三个方向的临界应变；”。为黏胶单元初始厚度。二阶应变准则可通过设置DMGINI卡片上的CRI=QUADE活，8、8、6_通过 v1、v2、v3定义。

 

4）二阶应力准则。其表达式为

 

 

式中，k、d,分别为x、)、:方向的初始刚度及开口位移;0…、σ”、0为材料常数，表示损伤萌生时x、、:三个方向的临界应力;"为黏胶单元的初始厚度。

 

二阶应力准则可通过设置 DMGINI 卡片上的 CRI=QUADS 激活，σ„、“„、σ,通过 v1、v2、v3 定义

 

2. 损伤的演化

损伤的演化可基于开口位移定义，也可基于能量的观点定义，下面分别介绍这两种方法

 

(1)基于位移的损伤演化准则

基于位移的损伤演化按照其表达式形式又可分为两种，一种是线性损伤演化，其损伤的表达

 

 

一种为指数形式的损伤演化，其表达式为

 

 

式中，d为加载过程中的最大开口位移;d,为损伤萌生时的开口位移;4为损伤为1.0时的最大开口位移;α为指数因子;d.、d,、d,为x、、:方向的开口位移。

 

基于位移的损伤演化准则可通过DMGEVO卡片上的TYPE=COHDISP激活，SHAPE=LIN/EXP分别对应线性损伤演化和指数形式损伤演化，ALPHA定义指数因子，W1为损伤萌生时的开口位移d.。

 

(2)基于能量的损伤演化准则

基于能量的损伤演化按其表达式形式又分为线性和非线性。

1）线性损伤演化准则可表示为

 

 

式中，7为损伤萌生时的恢复力；G,等效于裂纹扩展的能量释放率。在单一模式下，G为相应的单一模式能量释放率。在混合模式下，G有两种等效算法，一种为幂指数型，其表达式为

 

 

式中，G、G、G为三类裂纹扩展的能量释放率，为材料参数;d为等效开口位移;d、d,、d,为三个方向的开口位移分量。

另一种为 BK 模型，表达式为

 

 

式中，7为当前等效恢复力；G为损伤萌生时的应变能。非线性损伤演化按G.的表达式形式分为幂指数型和BK模型。对于指数型，G可通过以下表达式得到

 

 

 

式中，G、G、Gm为材料参数，表示三类能量释放率；G、G、G为当前能量释放率。对于 BK模型，G可采用式(16-58)得到。

 

基于能量的损伤演化准则可通过DMGEVO卡片上的TYPE=COHENRG激活，SHAPE=LIN/EXP分别对应线性损伤演化和非线性损伤演化，MMXFM为G的计算模式，MMXFM=BLANK/1/2分别对应单一模式、幂指数模式及 BK模式。可能出现的组合如下。

lSHAPE=LIN，MMXFM=BLANK，G直接由W1设置。

lSHAPE=LIN，MMXFM=1，ALPHA为指数，W1、W2、W3分别为开口、滑移、撕裂裂纹能量释放率。

lSHAPE=LIN，MMXFM=2，ALPHA为BK表达式幂指数，W1、W2、W3分别为开口、滑移、撕裂裂纹能量释放率。

lSHAPE=EXP，MMXFM=BLANK，G直接由W1设置。。SHAPE=EXP，MMXFM=1，ALPHA为幂指数，W1、W2、W3分别为开口、滑移、撕裂裂纹能量释放率。

lSHAPE=EXP，MMXFM=2，ALPHA为BK表达式指数，W1、W2、W3分别为开口、滑移、撕裂裂纹能量释放率。

 

本篇内容取自HyperWorks进阶教程系列的《OptiStruct结构分析与工程应用》，版权归原作者所有，如有侵犯您的权益，请及时联系我们，我们将立即删除。