/FAIL/HOFFMAN

Радиосс 2025.1

Критерий разрушения Хоффмана для моделирования разрушения композитных материалов. Этот критерий доступен для твердых тел и оболочек.

Формат

/FAIL/HOFFMAN
/mat_ID/unit_ID
I fail_sh  I fail_so

Необязательная строка:

fail_ID

Определение

Поле

Содержимое

mat_ID

Идентификатор материала. (Целое число, максимум 10 знаков)

unit_ID

(Необязательно) Идентификатор единицы измерения. (Целое число, максимум 10 знаков)

Пример

/UNIT/1
kg  mm  ms
/FAIL/HOFFMAN/1/1
#           SIGMA_1T            SIGMA_2T            SIGMA_1C            SIGMA_2C            SIGMA_12
             0.6                0.525                 0.8                0.75                0.075
#           TAU_MAX                 FCUT                                 IFAIL_SH            IFAIL_SO
       0.005932                                                              2                    2

Комментарии

Этот модель разрушения доступна для оболочек и твердых тел. Она учитывает слой композитного материала с волокнами, ориентированными в направлении 1 (также называемом m1), и матрицей, ориентированной в поперечном направлении - 2 (и 3 для твердых тел). Каждое направление учитывает критические значения прочности на растяжение и сжатие:

_images/fail_tsaiwu.png

Где:

σ_1t, σ_2t, σ_1c, σ_2c, σ̄_12 — это, соответственно, критическая прочность на растяжение для направления 1, на растяжение для направления 2, на сжатие для направления 1, на сжатие для направления 2 и сдвиг.

Критерий разрушения для оболочек записывается как:

::

F = 1/σ_1t - 1/σ_1c * σ_1 + 1/σ_2t - 1/σ_2c * σ_2 + σ_1²/(σ_1t * σ_1c) + σ_2²/(σ_2t * σ_2c) - σ_1 * σ_2/(σ_1t * σ_1c) + σ_12²/σ̄_12² ≤ 1

Для твердых тел критерий становится:

::

F = 1/σ_1t - 1/σ_1c * σ_1 + 1/σ_2t - 1/σ_2c * σ_2 + 1/σ_2t - 1/σ_2c * σ_3 + σ_1²/(σ_1t * σ_1c) + σ_2²/(σ_2t * σ_2c) + σ_3²/(σ_2t * σ_2c) - σ_1 * σ_2/(σ_1t * σ_1c) - σ_1 * σ_3/(σ_1t * σ_1c) + σ_12²/σ̄_12² + σ_31²/σ̄_12² ≤ 1

Критерий считается достигнутым, когда F = 1. На самом деле переменная повреждения соответствует самому критерию: D = F. Как только критерий достигнут D = F = 1, существуют два поведения:

  • Если I_fail_sh = 0 или I_fail_so = 0, то нет размягчения напряжений и элементы никогда не удаляются. В этом случае критерий разрушения является чисто визуальным с использованием вывода переменной повреждения.

  • Если I_fail_sh ≠ 0 или I_fail_so ≠ 0, генерируется релаксация напряжений для уменьшения несущей способности элемента.

σ(t) = f(t) * σ_d(tr)

Где f(t) = exp(−(t - tr)/τ_max) и t ≥ tr.

  • t: Время.

  • tr: Время начала релаксации, когда считается, что критерий повреждения достигнут.

  • τ_max: Время динамической релаксации.

  • σ_d(tr): Тензор напряжений при достижении критерия.

Когда напряжения достигают 1% от значения напряжений в начале разрушения, элемент удаляется. Это необходимо, чтобы избежать нестабильностей, вызванных внезапным удалением элемента, и “цепных реакций” разрушения в соседних элементах. Даже если критерий разрушения достигнут, с установленным по умолчанию значением τ_max = 1.0E20, элементовый удаление не будет происходить. Поэтому рекомендуется установить значение τ_max в 10 раз больше, чем шаг по времени симуляции.

Чтобы избежать “цепной реакции” при удалении элементов, также можно определить частоту фильтрации тензора напряжений F_cut.

Тензор напряжений, используемый для расчета критерия HOFFMAN, сначала фильтруется согласно:

σ_n+1_filt = α * σ_n+1 + (1 - α) * σ_n_filt

Где α = (2π * F_cut * Δt) / (2π * F_cut * Δt + 1), а Δt — текущий шаг по времени. Если частота фильтрации не определена (F_cut = 0.0), эффект фильтрации деактивируется.

Переменная fail_ID используется с /STATE/BRICK/FAIL и /INIBRI/FAIL. Значение по умолчанию отсутствует. Если строка пустая, то значение для переменных модели разрушения не будет выводиться в /INIBRI/FAIL (записывается в файл .sta с опцией /STATE/BRICK/FAIL). Резервный/коэффициент безопасности может быть построен с использованием /H3D/ELEM/FAILURE/ID=FAILID/MODE=1. Индекс разрушения получен с использованием /H3D/ELEM/FAILURE/ID=FAILID самостоятельно.

См. также

Composite Failure (User Guide)