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NASA LaRC05复合材料强度计算新理论详解

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LaRC05准则是NASA兰利研究中心关于复合材料强度计算的新理论。其吸收了Puck准则中关于基体失效的预测方法,并提出Kinking模型来描述纤维压缩失效的起始还考虑了就位强度、材料非线性等复杂问题近年来受到广泛关注。

纤维拉伸失效

LaRC05准则是NASA兰利研究中心关于复合材料强度计算的新理论的图1

纤维压缩破坏

LaRC05准则是NASA兰利研究中心关于复合材料强度计算的新理论的图2

LaRC05准则是NASA兰利研究中心关于复合材料强度计算的新理论的图3时,为纤维的splitting模式,当LaRC05准则是NASA兰利研究中心关于复合材料强度计算的新理论的图4时,为纤维的kinking模式。

基体失效

LaRC05准则是NASA兰利研究中心关于复合材料强度计算的新理论的图5

式中,LaRC05准则是NASA兰利研究中心关于复合材料强度计算的新理论的图6LaRC05准则是NASA兰利研究中心关于复合材料强度计算的新理论的图7为纤维主方向应力;

LaRC05准则是NASA兰利研究中心关于复合材料强度计算的新理论的图8

LaRC05准则是NASA兰利研究中心关于复合材料强度计算的新理论的图9

Kink角度LaRC05准则是NASA兰利研究中心关于复合材料强度计算的新理论的图10为0-180度内使失效系数最大的值。

Abaqus从2017版本开始,内置了UVARM和DMGINI两种子程序供用户调用。UVARM子程序需要以“ABQ_LARC05_DMGCRT”作为材料名的前缀,可以用来评估是否满足LaRC05强度指标;DMGINI子程序需要以“ABQ_LARC05_DMGINI”作为材料名前缀,可以结合XFEM来分析裂纹萌生和扩展。

材料参数设置

#

Symbol

Description

1

E11

纵向杨氏模量

2

E22

横向杨氏模量

E33

E33=E22 for transverse isotropic lamina


3

ν12

泊松比

ν13

Poisson’s ratio (ν13=ν12 for transverse isotropic lamina)


4

ν23

泊松比

5

G12

面内剪切模量

G23

Transverse shear modulus 2-3 plane (G23=E22/2(1+ ν23) for transverse
isotropic lamina)


G13

In plane shear modulus 1-3 plane (g13=g12 for transverse isotropic lamina)


6

XT

纵向拉伸强度

7

XC

纵向压缩强度

8

YT

横向拉伸强度

9

YC

横向压缩强度

10

SL

面内剪切强度

11

α0

压缩断裂角 (default=53˚)

12

φ0

压缩破坏偏折角

13

ST

横向剪切强度

14

ηL

纵向剪切摩擦系数

15

ηT

横向剪切摩擦系数

 

在abaqus中可以通过修改关键字来进行模型设置

UVARM设置

*Material, name=ABQ_LARC05_DMGCRT_Material-1
*Elastic, type=ENGINEERING CONSTANTS
171420., 9080., 9080., 0.32, 0.32, 0.32, 5290., 5290.
3026.,
*USER OUTPUT VARIABLES,PROPERTIES=15
4,
**E11, E22, ν12, ν23, G12, XT, XC, YT
171420., 9080., 0.32, 0.5, 5290., 2326.2, 1200.1, 62.3
** YC, SL, α0, φ0, ST, ηL, ηT
199.8, 92.3, 53., 2.544, 101.2, 0.082, 0.29,

 

DMGINI设置

*Material, name=ABQ_LARC05_DMGINI_Material-1
*Depvar, delete=16
16,
*Elastic, type=ENGINEERING CONSTANTS
171420.,9080.,9080., 0.32, 0.32, 0.32,5290.,5290.
3026.,
*DAMAGE INITIATION, CRITERION=USER, FAILURE
MECHANISMS=4,PROPERTIES=15,tol=0.1
**E11, E22, ν12, ν23, G12, XT, XC, YT
171420., 9080., 0.32, 0.5, 5290., 2326.2, 1200.1, 62.3
** YC, SL, α0, φ0, ST, ηL, ηT
199.8, 92.3, 53., 2.544, 101.2, 0.082, 0.29,
*DAMAGE EVOLUTION,FAILURE INDEX=1,TYPE=ENERGY, mixed mode
behavior=BK, power=2.
** Γb T L
0.25, 0.5, 0.5
*DAMAGE EVOLUTION,FAILURE INDEX=2,TYPE=ENERGY
** ΓKINK
100.
*DAMAGE EVOLUTION,FAILURE INDEX=3,TYPE=ENERGY
** ΓSPLIT
50.
*DAMAGE EVOLUTION,FAILURE INDEX=4,TYPE=ENERGY
** ΓFT
80.

 

输出变量的含义

UVARM子程序


Symbol

Description

UVARM1

基体损伤系数

UVARM2

纤维拐折损伤系数

UVARM3

纤维分裂损伤系数

UVARM4

纤维拉伸损伤系数

DMGINI子程序


Symbol

Description

SDV8

基体损伤系数

SDV9

纤维拐折损伤系数

SDV10

纤维分裂损伤系数

SDV11

纤维拉伸损伤系数

 

 

LaRC05准则是NASA兰利研究中心关于复合材料强度计算的新理论的图11 


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