平紋復合材料VUMAT子程序本構介紹(hashin準則及線性損傷演化方法)
單向復合材料在層內只有一個方向的纖維,然而對于平紋復合材料在層內具有經向和緯向兩個方向交織的纖維束。因此在建立均質化模型時,平紋復合材料的剛度矩陣,損傷起始準則,損傷演化方法以及退化的剛度矩陣與單向復合材料具有明顯的差異。主要體現為平紋復合材料在面內的兩個方向均有纖維,因為對于平紋復合材料的失效模式主要有:經向拉伸/壓縮損傷,緯向拉伸/壓縮損傷以及厚度方向上的拉伸/壓縮損傷,此外還可以通過在層間插入cohesive單元考慮層間分層失效。接下來主要介紹層內的損傷本構關系。
1. 平紋復合材料損傷剛度矩陣
(1)
(2)
(3)
其中,d代表損傷系數,L、T以及Z代表三個垂直的方向,t、c代表拉伸,壓縮損傷,例如dlt代表縱向拉伸損傷。
2. 損傷起始準則(hashin準則)
(4)
其中,f1t,f1c代表縱向纖維拉伸和壓縮損傷,f2t,f2c代表橫向纖維拉伸和壓縮損傷,f3代表厚度方向上的失效,其中應變大于0時為拉伸失效,小于0時為壓縮失效。
3. 損傷后損傷演化模型(線性退化模型)
(5)
當滿足損傷起始準則后,損傷演化開始起作用。其中1t、1c、2t、2c、3t、3c的失效模式下對應的損傷系數分別為d1t、d1c、d2t、d2c、d3t、d3c。其中,εii為當前應變,εiimax為初始失效應變,εif為最終失效應變。當i為1時,本構關系如下圖1所示。

圖1. 線性退化示意圖
至此,平紋復合材料的本構介紹完畢,隨后就是將這些公式利用fortran語言寫成VUMAT代碼。詳細VUMAT后臺私信。
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