对于使用3D Hashin故障标准的层状纤维增强复合材料的增强渐进式损伤模型:多层次分析和验证
Yichen Zhang1, Wim Van Paepegem2, Wouter De Corte1
1Department of Structural Engineering and Building Materials, Faculty of Engineering and Architecture, Ghent University, Tech Lane Ghent Science Park 60, 9052 Zwijnaarde, Belgium.
一个新的3D渐进式损伤模型 (PDM) 准确地模拟了复合材料的行为和各种负载下的损伤演变. 这种先进的模型增强了对纤维增强聚合物 (FRP) 材料的预测.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算力学 计算力学 计算力学
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 复合材料的准确建模对于预测机械性能至关重要.
- 现有的模型经常与复杂的压力状态和非单调的负载作斗争.
- 纤维增强聚合物 (FRP) 材料需要复杂的损坏特征.
研究的目的:
- 开发和验证3D渐进性损伤模型 (PDM),使用哈希因故障标准.
- 提高复合材料的机械性能和损伤演变的表征.
- 为了提高复杂负载下的纤维增强聚合物 (FRP) 材料的模拟精度.
主要方法:
- 在ABAQUS/Explicit中通过VUMAT子程序实现3D PDM.
- 使用3D Hashin故障标准进行准确的损坏变量计算.
- 在元素和层层级的多层验证,包括开孔样本.
主要成果:
- 3D PDM准确地模拟了初级故障模式和损伤演变.
- 该模型在非单调的负载条件下表现出可靠的行为.
- 与现有的二维模型相比,FRP材料的精度和效率更高.
结论:
- 增强的3D PDM有效地描述了软化过程,并最大限度地降低了网格依赖.
- 该模型准确地捕捉了故障裂纹带,适合复杂的3D应力状态.
- 这种经过验证的模型为复合材料模拟提供了显著的改进.
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