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案例行业

损伤与断裂分析

材料的损伤与损伤演化、紧固件失效、摩擦磨损和损伤失效

案例类别

材料的损伤与损伤演化、紧固件失效、摩擦磨损和损伤失效

问题描述

①   准静态、动态条件下的铝合金累计损伤失效

②   单元删除在动态冲击失效分析中的应用

③   含有纤维增强的金属层合板失效

计算分析

①准静态、动态条件下的铝合金累计损伤失效

该案例描述了在Abaqus在新型美铝合金中的应用，采用ductile, shear, 和Müschenborn-Sonne forming limit diagram (MSFLD) 等多种损伤起始盘踞，实现延展断裂、剪切变形失效和缩颈等分析，采用损伤演化和单元删除的方式模拟组建的累积损伤。

损伤演化定义损伤起始后的材料行为，采用起始条件满足后，材料的刚度下降程度损伤的程度：     ，对于弹塑性材料，材料损伤体现在屈服应力的软化和弹性模量的下降。

分别实现薄壁铝合金的三点弯曲模拟与轴向动态冲击压缩分析，分析结果与实验对比如图所示。

②单元删除在动态冲击失效分析中的应用

Abaqus提供了当材料刚度完全下降，即单元完全失效时，移出单元的技术作为失效分析的演示。该案例模拟了刚性球冲击到装甲板上。对于装甲板的失效模式采用塑性延性本构模型，定义材料的损伤失效属性。

在刚度完全下降之前移出失效的单元，即当材料点的损伤变量D达到临界最大值Dmax，材料失效。

③含有纤维增强的金属层合板失效

纤维增强的金属层合板由分层薄铝板和玻璃纤维增强的树脂铺层组成。

该案例描述了含有圆形缺口的纤维增强金属层合板在准静态条件下的失效和损伤。粘结单元被用于模拟层间开裂，并且对于纤维增强复合材料的损伤模型被用于预测纤维增强树脂铺层的行为。另外，纤维增强树脂铺层采用Linde et al.(2004)描述。该问题对于航空工业的缺口问题（如紧固件孔洞）非常重要，包含缺口的结构强度是临界设计参数，该模型分析演示了如何预测缺口的强度，纤维和机体材料的失效模式以及纤维增强金属层合板的不同分层失效。