螺栓接頭是由碳纖維增強聚合物材料(CFRP)制成的兩個平板組成，兩個板具有相同的8層布局（對稱），并且使用堆疊的連續殼單元建模。層失效是通過Hashin失效準則作為損傷初始和斷裂能量作為損傷演化的建模。
三個Part實例，其中兩個為150x25x3.8 mm 的CFRP平板，一個為M14的Steel螺栓。如下圖所示，螺栓直徑比平板孔直徑小0.5mm。
鋼螺栓：楊氏模量210e3 MPa，泊松比0.3，密度7850e-12 ton/mm3
復合板：由多個與負載方向和板長度方向不同的多個單向（UD）層構成，詳細的CFRP復材參數如下圖。
圖2 : CFRP 材料建模 (彈性屬性, Hashin準則初始, 斷裂能量演化)
損傷失效建模，對 Abaqus 的 CFRP 復合損傷進行建模，需要綜合兩個建模方面對材料退化：失效萌生Failure initiation和失效演化failure evolution。依賴于第一層失效標準（first ply failure criteria），針對層失效用戶可以評估復合結構為FAIL/PASS。此評估是最保守的評估，其根據第一層失效準則，依賴于純后處理生成的失效包絡，這些標準不允許材料退化或單元刪除。
對于本文，將在損傷建模中包括材料退化（斷裂能量損傷），損傷初始是基于Hashin層失效準則進行建模， 此準則考慮以下 ply 失效模式：
拉伸時纖維斷裂(Xt)
壓縮時纖維屈曲和扭結(Xc)
橫向拉伸和剪切作用下的基體開裂(Yt)
橫向壓縮和剪切作用下的基體破碎(Yc)
其中X、Y分別對應于增強和基材，此4個強度值輸入圖2中的material選項卡，注意Hashin準則材料對話窗，抗壓強度不需要“-”符號。
Hashin失效萌生準則適用于平面應力單元，意味著該準則可用于平面應力單元、殼單元、連續殼單元和膜單元。連續三維實體單元不能使用Hashin準則。如果沿復合材料厚度的法向應力是尤為關鍵(比如壓力容器情況)，則應使用三維實體連續單元，并結合LaRC05損傷萌生準則(支持三維連續體單元)。
對于損傷演化，建立基于能量的損傷模型。該模型保證了在損傷演化過程中耗散的能量等于每個方向的斷裂能(Gf)。
由于對板層(介觀尺度)結果感興趣，需要對CFRP板定義層壓疊加序列LSS，此是通過Abaqus屬性模塊中的Composite Layup截面定義完成，如下圖所示。
圖3 : 連續殼Composite Layup窗口的疊合層序細節
復合材料鋪層Composite Layup顯示了鋪層順序的細節，包括鋪層的旋轉角度(相對于 “Ref1” 參考纖維方向)，材料和每個層對應的區域。
選用單元類型SC8R，為一階縮減積分連續殼單元。代替進一步切分幾何，沿著厚度使用一個單一的連續殼，并通過復合鋪層提供LSS，這將是多層截面方法。
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不能得到層間剪切應力輸出(CTSHR13,CTSHR23)于場輸出。只有通過歷史輸出繪制層間剪切應力，方法是沿著厚度創建一條路徑并要求輸出結果。通過使用堆疊連續殼層方法，每個層的剪應力作為場輸出很容易得到可視化。
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層間剪切應力輸出對復合材料的破壞至關重要，但由于我們在厚度上使用的單元較少(當然，我們可以通過網格播種來改變這一點)，因此計算結果不太準確。一般認為，連續介質殼比傳統殼以及三維連續殼能夠更好地捕捉層間應力。
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需要確保材料標簽中的1、2、3方向與連續體殼元素方向正確對齊，這些單元是“盲目”，需要明確定義厚度方向。
圖4中，可以看到厚度方向是正確配置，從板的底部(未顯示)到板的頂部(棕色)。有了指定的疊加方向，很容易確定厚度方向平行于LSS的“S”軸。
接觸摩擦系數 (μ=0.1) 用于定義復合板和螺栓、板對板。邊界和載荷如下圖，左側端被完全約束。第1分析步，施加100N的螺栓預緊力；第2分析步，右端約束的參考點，向右施加位移。
對下板的層間剪切應力結果. 如前所述，如果使用堆疊連續殼方法，則可以通過字段輸出直接的可視化結果。如果采用另一種建模策略，可以通過XY數據繪制數據。圖7左側圖為第一個-45°層(ply 6)的CTSHR13, CTSHR23場，ply 6纖維方向如圖7右側圖所示。
圖8顯示了復合材料板上von Mises應力的包絡圖(當單元使用平面應力公式)，包絡圖允許用戶直接于興趣區域可視化最大結果值，而不是掃描每一層結果(當然也可用)。
為了評估模型的損傷特征(Hashin萌生準則+斷裂能量損傷演化)，需要定義一定的場輸出。對于Hashin，每個不同層的失效都得到一個單獨輸出。有關輸出如下:
其中，FT、FC、MT、MC分別對應于纖維拉伸、纖維壓縮、基材拉伸和基材壓縮。
圖10 : Hashin準則對拉伸(top-PLY 2)和壓縮(bottom-PLY 4) 的纖維損傷
圖11：Hashin準則對拉伸(top – PLY 3)和壓縮(bottom- PLY 1)的基材損傷
損傷演化要求定義特定的場輸出，類似于Hashin，相關的輸出字段如下：
圖12 : 損傷演化云圖，對拉伸(top-ply 2)和壓縮(bottom-ply 4)的纖維損傷
討論
在此類層壓復合材料中，單個層的失效模式和層間剪切應力對于構件的結構評估至關重要。此外，損傷萌生后，復合材料仍能承受一定的負荷，因此，對復合材料的剩余承載特性進行評估也是十分重要。本文未對分層失效進行建模，可以使用Cohesive Zone Model內聚區模型或虛擬裂紋閉合Virtual Crack Closure技術實現。
