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abaqus分析指南50:疲劳分层的发生和发展-博天堂登陆

来源: | 作者:thinks | 发布时间: 2023-11-16 | 158 次浏览 | 分享到:

沿预定义界面前进保险层的分层生长

疲劳裂纹扩展分析在abaqus/标准还允许在层合复合材料的界面处的渐进分层增长建模。分层(或裂纹)传播的界面必须在模型中使用断裂准则定义来表示。基于虚拟裂纹闭合技术(vcct)计算了界面单元中裂纹尖端的断裂能释放率。vcct采用线弹性断裂力学原理。因此,vcct适用于沿预定表面发生脆性疲劳分层生长的问题,尽管在块体材料中可以发生非线性材料变形。 有关定义断裂准则和vcct的更多信息,请参见裂纹扩展分析。

 

为了加速疲劳裂纹扩展分析,采用损伤外推技术,在每个完成循环后,裂纹尖端沿裂纹尖端至少释放一个单元长度。当在分析中考虑界面脆性疲劳分层和块体材料的离散裂纹扩展时,最薄弱环节首先发生失效。

 

疲劳分层的发生和发展

用相对断裂能量释放率(ag)与裂纹扩展速率之间的paris定律描述了裂纹扩展的起始和扩展。启动疲劳分层增长必须满足两个标准

l一个标准是基于材料常数ag和当前循环数n;

l另一个准则是基于最大断裂能量释放率gmax,它对应于当结构被加载到其极大值时的循环能量释放率。

一旦在界面处满足分层增长标准的开始,分层增长率,dn,是一个基于用户指定形式的巴黎法律的分段函数。在《疲劳裂纹扩展准则》中详细讨论了疲劳脱层发生和扩展的准则。若未指定疲劳裂纹扩展准则,则abaqus/standard假定疲劳裂纹扩展会自动满足。

 

界面单元损伤外推技术

 

如果在一个完整的循环结束时,在界面中的任何裂纹尖端处满足分层扩展准则,n,n,abaqus/standard将裂纹长意a,从当前循环向前延伸了若干个循环,an,在界面上释放至少一个元素来a aw。给定特定的疲劳裂纹扩展形式的paris定律(定义见疲劳裂纹扩展准则),结合已知的节点间距aan;=&w aw-ay在裂纹尖端的界面元素,每个界面失效所需的周期数单元在裂纹尖端可以计算为an,其中i表示在th裂纹尖端的节点。分析结果是设置为在加载循环完成后,每个增量至少释放一个接口元素。

 

元素确定要释放的循环最少,其anmin=min(an)表示为循环使烈纹增长等于其单元长度,&anmin= min (&an,)。在整个循环结束时,最关键的单元完全释放,约束和刚度均为零。当界面单元被释放时,载荷被重新分配,在下一个循环中,必须为裂纹尖端的界面单元计算一个新的相对断裂能量释放率。这种能力允许在裂纹尖端的至少一个界面元素被释放后,每个完成的周期,并精确地占所需的周期数,导致疲劳裂纹扩展超过该长度。

 

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