/FAIL/TSAIHILL

align

center

Критерий разрушения по Цай-Хиллу для моделирования разрушения композиционных материалов. Этот критерий доступен для твердых тел и оболочек.

Формат

Опциональная строка:

Определение

Пример

` /UNIT/1 Mg mm s /FAIL/TSAIHILL/1/1 # X11 X22 S12 IFAIL_SH IFAIL_SO 520. 316. 407.5 1 1 # TAU_MAX FCUT 1.0E-4 100.0 `

Комментарии

Модель разрушения доступна для оболочек и твердых тел. Она учитывает композитный материал с волокнами, ориентированными в направлении 1 (также обозначается как m1) и матрицей, ориентированной в поперечном направлении, то есть в направлениях 2 (и 3 для твердых тел). Каждое направление имеет значение критической прочности, действительное как на растяжение, так и на сжатие.

_images/fail_tsaihill.png

Критерий разрушения для оболочек записывается как:

\[F = \frac{\sigma_1^2}{X_{11}^2} - \frac{\sigma_1 \sigma_2}{X_{11}^2} + \frac{\sigma_2^2}{X_{22}^2} + \frac{\sigma_{12}^2}{S_{12}^2} \leq 1\]

Для твердых тел критерий становится:

\[F = \frac{\sigma_1^2}{X_{11}^2} - \frac{\sigma_1 \sigma_2}{X_{11}^2} - \frac{\sigma_1 \sigma_3}{X_{11}^2} + \frac{\sigma_2^2}{X_{22}^2} + \frac{\sigma_3^2}{X_{22}^2} + \frac{\sigma_{12}^2}{S_{12}^2} + \frac{\sigma_{31}^2}{S_{12}^2} \leq 1\]

Критерий считается достигнутым, когда \(F = 1\). По сути, переменная повреждения соответствует самому критерию \(D = F\).

Если \(I_{fail\_sh} = 0\) или \(I_{fail\_so} = 0\), размягчения напряжений не происходит, и элементы никогда не удаляются. В этом случае критерий разрушения чисто визуальный, используя вывод переменной повреждения.

Если \(I_{fail\_sh} \ne 0\) или \(I_{fail\_so} \ne 0\), возникает релаксация напряжений для уменьшения несущей способности элемента.

\[\sigma(t) = f(t) \cdot \sigma_d(t_r)\]

Где

\[f(t) = \exp\left(-\frac{t - t_r}{\tau_{\max}}\right)\]

и \(t \geq t_r\).

Где \(t\) - время, \(t_r\) - время начала релаксации, когда предполагается, что критерий повреждения достигнут, и \(\tau_{\max}\) - время динамической релаксации. Тензор напряжения \(\sigma_d(t_r)\) соответствует значению, когда критерий достигается.

При достижении 1% значения напряжения в начале разрушения элемент удаляется. Это необходимо для избежания нестабильностей, возникающих из-за внезапного удаления элемента и “цепной реакции” разрушения в соседних элементах. Однако, даже при достижении критерия разрушения, элемента не будет удаляться с значением по умолчанию для \(\tau_{\max} = 1.0 \times 10^{20}\). Поэтому рекомендуется определить значение для \(\tau_{\max}\), в 10 раз большее, чем шаг времени симуляции.

Для предотвращения “цепной реакции” при удалении элементов можно также определить частоту фильтрации тензора напряжений \(F_{cut}\). Таким образом, тензор напряжений, используемый для расчета критерия TSAIHILL, сначала фильтруется по формуле:

\[\sigma_{n+1}^{\text{filter}} = \alpha \sigma_{n+1} + (1 - \alpha) \sigma_n^{\text{filter}}\]

Где

\[\alpha = \frac{2 \pi F_{\text{cut}} \Delta t}{2 \pi F_{\text{cut}} \Delta t + 1}\]

где \(\Delta t\) - текущий шаг времени.

Если частота фильтрации не определена (\(F_{cut} = 0.0\)), эффект фильтрации отключен.

Параметр fail_ID используется с /STATE/BRICK/FAIL и /INIBRI/FAIL. Если строка пуста, значения переменных модели разрушения не будут выводиться в /INIBRI/FAIL (записывается в .sta файл с опцией /STATE/BRICK/FAIL).

Резерв/коэффициент запаса можно отобразить, используя /H3D/ELEM/FAILURE/ID = FAILID/MODE = 1. Индекс разрушения получается с помощью /H3D/ELEM/FAILURE/ID = FAILID отдельно.

См. также

  • Composite Failure (User Guide)