复合材料层合板(composite laminates)冲击破坏-Hashin准则实例

zsq-w

经常有人问如何用hashin准则做laminate的冲击破坏（或者其他破坏形式）。这里做了一个小球冲击复合材料板的小例子并提供一个需要注意的小点子，供大家讨论。


1  几何模型   创建复合材料板及shell模型。 laminate ply参见xsm的http://forum.simwe.com/viewthread.php?tid=925174&extra=page%3D1%26amp%3Bfilter%3Dtype%26amp%3Btypeid%3D455
2  铺层    此模型中板尺寸80mm*80mm，[0/450/90/0]s,厚度1.25mm. 材料属性采用elastic------type/ Engineering Constants--输出Ei和Miu、G等力学常数。 破坏准则用Hashin准则（注：此模型中参数均为随意选取，不可用于实际模拟）
                           



铺层：
                           



然后query--ply stack plot查看铺层:
                          


3   step：显示动力计算。step time粗略选为0.0006s，输出stress，strain，strain-rate，接触力等量。 后来试算发现0.0006太长了，再改为0.0003s计算。

4   边界条件：板四边固支；球设置为刚体，施加向下方向初速度55m/s，球体其他方向自由度约束住。

5   接触：       球体与板通用接触。也可以用面面接触（对于这个模型，接触属性加不加摩擦差别不大）。

6   网格：S4R单元，勾选element deletion ，Max  degration用0.9
                           
7 后处理：输出冲击力---时间曲线，输出应变率。
应变率高达10000，说明对于一般的材料，应变率效应是应该纳入考虑的（此模型暂未考虑）。

                        

注意：
1   此例子没有考虑温度变化及其影响，没有考虑应变率影响。
2   Hashin 在field output中无法输出，只能在history output输出。不过在field output中可输出纤维or基体的拉压损伤。
3   Hashin准则现在（截至6.10版）只能用于平面单元、壳单元，不能用于实体单元。如果想用于实体单元，就得写子程序了。
4   Hasin准则必须用damge evolution联合使用（见第一张图）。



PS：


1  inp文件在2楼.
2  aba版经典的复合材料帖子小结：
《Analysis of Composite Materials with Abaqus》复合材料层合板（layup）基本操作过程复合材料层合板建模step by step（原创）复合材料破坏的国内外牛人及重要文章
3  欢迎光临复合材料圈子---------http://forum.simwe.com/group-670-1.html

dhh_1981

在帮助中没有说明可以做层层连接的
还请您详细说明一下， 谢谢

ylj1986

版主，我用VUMAT编写了三维Hashin失效准则，模拟复合材料板低速冲击，模拟结果显示不出破坏单元之间的断开（像你模拟结果中板被穿透），破坏的单元之间只是变形比较大，这是为什么呢？我应该在CAE或VUMAT子程序中如何设置，才能根据单元失效情况将破坏单元之间断开，模拟出复合材料板被穿透的效果。 1# zsq-w

zsq-w

实体我还没有试验，ls可先试验下再来给大家分享分享经验。

zsq-w

不错啊，美女版主出手便是精品，能不能给咱多展示几个CFD的例子，abaqus这个方面资料太少了
中原 发表于 2010-8-11 21:20

信春哥的飘过......

俺还不会CFD呢，等着你们为aba版添砖加瓦。

zsq-w

此楼为inp文件和gif文件。

请高手指正。


-------------------顺便附上Hashin做出杰出贡献是2篇文章----------------------------------------

Hashin,  Z., “Failure Criteria for Unidirectional Fiber Composites,” Journal of Applied Mechanics, vol. 47, pp. 329–334, 1980
Hashin,  Z., and A. Rotem, “A Fatigue Criterion for Fiber-Reinforced Materials,” Journal of Composite Materials, vol. 7, pp. 448–464, 1973

中原

不错啊，美女版主出手便是精品，能不能给咱多展示几个CFD的例子，abaqus这个方面资料太少了

小贝贝

偶要好好学习下，呵呵

lazybee

好东西，版主辛苦了

ljy_0119

不错的例子，正一步一步的做呢，3q了

nuaahzzj

版主很强大。

rufeng020802

建复合材料材料属性的时候Elastic-Type中不是应该选lamina吗？

zsq-w

建复合材料材料属性的时候Elastic-Type中不是应该选lamina吗？
rufeng020802 发表于 2010-8-16 21:07

Right，也可以选laminate. 只是定义的方式不同而已。

rufeng020802

zsq-w 版主，你好！昨天我做了一下你这个例子，我是个新手，有些问题要请教你。
1.建模的时候，冲击小球可以直接建成3D解析刚体吗？
2.查看你的INP文件，发现你在定义steel的section时，勾选plane stress/strain thickness ：1，为什么要勾选这一项？
3.建模的时候，板和球体是刚好接触，还是要留一点空隙？留空隙的话，一般取多大？

4.如要用cohesive单元模拟复合材料的分层，如果板用一般壳单元（此时板的part只是一个面），复合材料层与层之间的cohesive单元如何建立？如果将复合材料建一块有厚度的板，然后用连续壳单元来划分，再用edit-mesh方法来建cohesive单元，这种方法可行吗？
5.step time:0.0003怎样定的？
6.我建的复合材料板只能用s3R来划分，不能用s4r划分，旋转而成的球体只能用c3D4划分，不能用c3D8r划分，不知道什么原因？

我的INP文件：


呵呵，感觉问题有点多，请zsq-w 版主见谅。

zsq-w

1 可以建解析刚体，看个人爱好了。。对计算没有影响（一般认为解析刚体计算量会小一点）
2 论坛多有论述，这个是默认的。
3 可以留，也可以不留。看个人爱好了。
4 搜索dava的cohesive
5 先粗估（有些paper提供了这个估算公式）比如用6ms试算，结果发现不够你就加，发现超了你就减一点。
6 我的习惯是能画四边形就用四边形，看个人爱好了。球体都约束为刚体了，你画成什么都无所谓，不过最好用六面体。球体如何化为六面体，你搜索下，有图文并茂的例子。

askfem

这个帖子一定要顶啊 一直想做复合材料 就是苦于无法下手 这下有实例 太感谢了

askfem

对于实体单元采用hashion 准则 编译没有问题 但是就是计算输出一步后就没死循环了 不知道楼主有没有做过实体单元的模拟呢？

taishanbuzuo

请教版主  如果几何模型是实体  那是不是在选材料的时候就不能选 工程常数了 只能选择lamina
hashin准则只能用于壳单元 或者实体壳单元  如果用实体单元是不可以的

dhh_1981

复合材料层与层之间的cohesive单元

zsq-w

19# dhh_1981

看看xsm的大作：http://forum.simwe.com/viewthread.php?tid=936835&highlight=cohesive