/FAIL/HASHIN

ブロックフォーマットキーワード Hashin破壊モデルを記述します。この破壊モデルはシェルおよびソリッドで使用できます。

フォーマット

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
/FAIL/HASHIN/mat_ID/unit_ID
Iform Ifail_sh Ifail_so ratio I_Dam Imod I_frwave ε ˙ min MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape GafqyTdu2dayaacaWaaSbaaSqaa8qacaWGTbGaamyAaiaad6gaa8aa beaaaaa@3AE9@
σ 1 t σ 2 t σ 3 t σ 1 c σ 2 c
σ c σ 12 f σ 12 m σ 23 m σ 13 m
ϕ Sdel τ max ε ˙ 0 Tcut
I_frwave=2の場合挿入
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
Soft                
オプションの行:
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
fail_ID                  

定義

フィールド 内容 SI 単位の例
mat_ID 材料識別子

(整数、最大10桁)

 
unit_ID 単位識別子

(整数、最大10桁)

 
Iform 定式化フラグ
= 1(デフォルト)
一方向薄層モデル
= 2
繊維薄層モデル

(整数)

 
Ifail_sh シェル破壊フラグ。
= 1(デフォルト)
損傷が1つの層に達するとシェルが削除されます。
= 2
破断層 > 全層*RATIOの場合に、シェルが削除されます。
= 3
全層(1を除く)が破断した場合に、シェルが削除されます。

(整数)

 
Ifail_so ソリッド破壊フラグ
= 1(デフォルト)
損傷がソリッドの1つの積分点に達すると、ソリッドが削除されます。
= 2
failed int_point > all int_point*RATIOの場合に、ソリッドが削除されます。
= 3
全積分点(1を除く)が破断した場合に、ソリッドが削除されます。

(整数)

 
ratio Isolid=2またはIfail_sh=2の場合、層(または積分点)の比よりも多くが破断すると要素が削除されます。

デフォルト = 1.0(実数)

 
I_Dam 損傷計算フラグ 6
= 1(デフォルト)
フォースのみが低減されます。応力テンソルはダメージを受けません。
=2
応力テンソルは軽減されます(バージョン2018より以前に使用)

(整数)

 
Imod 緩和時間計算。
=0(デフォルト)
一定緩和時間。
= 1
緩和時間は、時間ステップに基づきます。

(整数)

 
I_frwave 近傍の要素間の破壊伝播フラグ。
=1(デフォルト)
オフ、オプションは使用されず。
= 2
近傍の要素のいずれかが破断している場合、要素の破断基準は係数Softにより減少します。

(整数)

 
ε ˙ m i n MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape GafqyTdu2dayaacaWaaSbaaSqaa8qacaWGTbGaamyAaiaad6gaa8aa beaaaaa@3AE9@ ひずみ率下限。

デフォルト = 0.0(実数)

[ 1 s ]
σ 1 t 縦方向引張強度(繊維方向)。

デフォルト = 1020(実数)

[ Pa ]
σ 2 t 横方向引張強度(繊維方向に垂直)。

デフォルト = 1020(実数)

[ Pa ]
σ 3 t 板厚方向の引張り強度

デフォルト = 1020(実数)

[ Pa ]
σ 1 c 縦方向圧縮強度(繊維方向)。

デフォルト = 1020(実数)

[ Pa ]
σ 2 c 横方向圧縮強度(繊維方向に垂直)。

デフォルト = 1020(実数)

[ Pa ]
σ c 破砕強度

デフォルト = 1020(実数)

[ Pa ]
σ 12 f 繊維せん断強度

デフォルト = 1020(実数)

[ Pa ]
σ 12 m マトリックスせん断強度12

デフォルト = 1020(実数)

[ Pa ]
σ 23 m マトリックスせん断強度23

デフォルト = 1020(実数)

[ Pa ]
σ 13 m マトリックスせん断強度13

デフォルト = 1020(実数)

[ Pa ]
ϕ マトリックスおよび剥離のCoulomb摩擦角 < 90°

デフォルト = 0(実数)

[ deg ]
Sdel 剥離基準スケールファクター

デフォルト = 1.0(実数)

 
τ max 動的緩和 5

デフォルト = 1020(実数)

[ s ]
ε ˙ 0 参照ひずみ速度

デフォルト = 10-20(実数)

[ 1 s ]
Tcut ひずみ速度カットオフ期間

デフォルト = τ max (実数)

[ s ]
Soft 近傍の要素のうちの1つがすでに破断している際は、減少係数が破壊基準に適用されます。

I_frwave、=2の場合のみ使用。

0.0.≤ Soft ≤ 1.0

デフォルト = 0.0(実数)

 
fail_ID (オプション)破壊基準識別子。 4

(整数、最大10桁)

 

例(複合材)

1つの複合材層と純マトリックスの引張および圧縮試験(図 1を参照)で、強度と降伏応力を決定します。これは材料則25とHASHIN破壊モデルで使用されます。この例では剥離は考慮されていません。

fail_hashin_example
図 1. 繊維薄層モデル(Iform =2)
#RADIOSS STARTER
/UNIT/1
unit for mat and failure
#              MUNIT               LUNIT               TUNIT
                  kg                  mm                  ms
#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|
/MAT/COMPSH/1/1
composite material
#              RHO_I
              1.5E-6
#                E11                 E22                NU12     Iform                           E33
                  42                  40                 .05         1                            .5
#                G12                 G23                 G31              EPS_f1              EPS_f2
                 3.4                   3                   3                   0                   0
#             EPS_t1              EPS_m1              EPS_t2              EPS_m2                dmax
                   0                   0                   0                   0               .9999
#              Wpmax               Wpref      Ioff    IFLAWP               ratio
                   0                   0         5         0                   0
#                  c          EPS_rate_0               alpha                              ICC_global
                   0                2E-4                   0                                       1
#            sig_1yt                b_1t                n_1t           sig_1maxt                c_1t
                  .1                  25                  .1                   0                   0
#            EPS_1t1             EPS_2t1          SIGMA_rst1            Wpmax_t1
                   0                   0                   0                   0
#            sig_2yt                b_2t                n_2t           sig_2maxt                c_2t
                  .1                  20                  .1                   0                   0
#            EPS_1t2             EPS_2t2            sig_rst2            Wpmax_t2
                   0                   0                   0                   0
#            sig_1yc                b_1c                n_1c           sig_1maxc                c_1c
                .005                 800                  .5                   0                   0
#            EPS_1c1             EPS_2c1            sig_rsc1            Wpmax_c1
                 .08                 .15                  .1                   0
#            sig_2yc                b_2c                n_2c           sig_2maxc                c_2c
                .005                2000                  .5                   0                   0
#            EPS_1c2             EPS_2c2            sig_rsc2            Wpmax_c2
                   0                   0                   0                   0
#           sig_12yt               b_12t               n_12t          sig_12maxt               c_12t
                .004                  83                 .31                   0                   0
#           EPS_1t12            EPS_2t12           sig_rst12           Wpmax_t12
                .075                .085                 .05                   0
#          GAMMA_ini           GAMMA_max               d3max
                1E31                1E31               .9999
#  Fsmooth                Fcut
         0                   0
#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|
/FAIL/HASHIN/1/1
#    Iform  Ifail_sh  Ifail_so               Ratio     I_Dam      Imod   Ifrwave         EPS_DOT_MIN
         2         1         0                   0         1
#           Sigma1_T            Sigma2_T            Sigma3_T            Sigma1_C            Sigma2_C
                   2                .525                1E30                 1.7                 1.7
#            Sigma_C           SigmaF_12           SigmaM_12           SigmaM_23           SigmaM_13
                1E30                1E30                .075                1E30                1E30
#                Phi              Sdelam             Tau_max           EPS_DOT_0                Tcut
                   0                   1                 .01
#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|
#enddata
#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|

コメント

  1. ratioの例: ratio=0.5、Ifail_sh=2(またはIfail_so=2)の場合、層(または積分点)の半分以上が破断すると要素が削除されます。
  2. 3次元材料破壊モデル:
    • 一方向薄層モデル:
      引張 / せん断繊維モード:(1)
      F 1 = ( σ 11 σ 1 t ) 2 + ( σ 12 2 + σ 13 2 σ 12 f 2 )
      圧縮繊維モード: (2)
      F 2 = ( σ a σ 1 c ) 2

      ここで、 σ a = σ 11 + σ 22 + σ 33 2

      クラッシュモード(3)
      F 3 = ( p σ c ) 2

      ここで、 p = σ 11 + σ 22 + σ 33 3

      破壊マトリックスモード:(4)
      F 4 = ( σ 22 σ 2 t ) 2 + ( σ 23 S 23 ) 2 + ( σ 12 S 12 ) 2
      剥離モード:(5)
      F 5 = S d e l 2 [ ( σ 33 σ 2 t ) 2 + ( σ 23 S ˜ 23 ) 2 + ( σ 13 S 13 ) 2 ]

      ここで、

      S 12 = σ 12 m + σ 22 tan ϕ S 23 = σ 23 m + σ 22 tan ϕ S 13 = σ 13 m + σ 33 tan ϕ S ˜ 23 = σ 23 m + σ 33 tan ϕ

      注: (6)
      a = { a i f a > 0 0 i f a < 0
    • 繊維薄層モデル:
      引張 / せん断繊維モード:(7)
      F 1 = ( σ 11 σ 1 t ) 2 + ( σ 12 2 + σ 13 2 σ a f 2 )
      (8)
      F 2 = ( σ 22 σ 2 t ) 2 + ( σ 12 2 + σ 23 2 σ b f 2 )

      ここで、 σ a f = σ 12 f , σ b f = σ 12 f σ 2 t σ 1 t

      圧縮繊維モード:(9)
      F 3 = ( σ a σ 1 c ) 2
      ここで、 σ a = σ 11 + σ 33 (10)
      F 4 = ( σ b σ 2 c ) 2

      ここで、 σ b = σ 22 + σ 33

      クラッシュモード(11)
      F 5 = ( p σ c ) 2

      ここで、 p = σ 11 + σ 22 + σ 33 3

      せん断破壊マトリックスモード:(12)
      F 6 = ( σ 12 σ 12 m ) 2 MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOramaaBa aaleaacaaI2aaabeaakiabg2da9maabmaabaWaaSaaaeaacqaHdpWC daWgaaWcbaGaaGymaiaaikdaaeqaaaGcbaGaeq4Wdm3aa0baaSqaai aaigdacaaIYaaabaGaamyBaaaaaaaakiaawIcacaGLPaaadaahaaWc beqaaiaaikdaaaaaaa@4312@
      マトリックス破壊モード:(13)
      F 7 = S d e l 2 [ ( σ 33 σ 3 t ) 2 + ( σ 23 S 23 ) 2 + ( σ 13 S 13 ) 2 ]

      ここで、

      S 13 = σ 13 m + σ 33 tan ϕ S 23 = σ 23 m + σ 33 tan ϕ

      損傷パラメータがFi ≥ 1.0の場合、数値の不安定性を回避するため、指数関数を使用して応力を減少させます。緩和手法は、応力を徐々に減少させて使用します:(14)
      σ ( t ) = f ( t ) σ d ( t r )
      ここで、 (15)
      f ( t ) = exp ( t t r τ max )

      および t t r

      ここで、
      t
      時間
      t r
      損傷基準が推定される場合における緩和の開始時間
      τ max
      動的緩和の時間
      σ d ( t r )
      損傷開始時の応力
  3. 損傷値Dは、0 ≤ D ≤ 1です。破壊の状態は次のとおりです。
    • 0 ≤ D > 1の場合: 破壊なし
    • D = 1の場合: 破壊

    ここで、一方向薄層モデルの場合は D = M a x ( F 1 , F 2 , F 3 , F 4 , F 5 ) MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamiraiabg2 da9iaad2eacaWGHbGaamiEamaabmaabaGaamOramaaBaaaleaacaaI XaaabeaakiaacYcacaWGgbWaaSbaaSqaaiaaikdaaeqaaOGaaiilai aadAeadaWgaaWcbaGaaG4maaqabaGccaGGSaGaamOramaaBaaaleaa caaI0aaabeaakiaacYcacaWGgbWaaSbaaSqaaiaaiwdaaeqaaaGcca GLOaGaayzkaaaaaa@4779@ 、繊維薄層モデルの場合は D = M a x ( F 1 , F 2 , F 3 , F 4 , F 5 , F 6 , F 7 ) MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamiraiabg2 da9iaad2eacaWGHbGaamiEamaabmaabaGaamOramaaBaaaleaacaaI XaaabeaakiaacYcacaWGgbWaaSbaaSqaaiaaikdaaeqaaOGaaiilai aadAeadaWgaaWcbaGaaG4maaqabaGccaGGSaGaamOramaaBaaaleaa caaI0aaabeaakiaacYcacaWGgbWaaSbaaSqaaiaaiwdaaeqaaOGaai ilaiaadAeadaWgaaWcbaGaaGOnaaqabaGccaGGSaGaamOramaaBaaa leaacaaI3aaabeaaaOGaayjkaiaawMcaaaaa@4C5C@ 。この損傷値は/ANIM/BRICK/DAMAまたは/ANIM/SHELL/DAMAで示されます。

  4. fail_IDは、/STATE/BRICK/FAILおよび/INIBRI/FAILで使用されます。デフォルト値はありません。この行が空白の場合、/INIBRI/FAIL内の破壊モデル変数のために出力される値はありません(/STATE/BRICK/FAILオプションで.staファイルに書き込まれます)。
  5. 破壊基準に達した後、 τ max の値は破断要素での応力が徐々に減少して0になるまでの期間を決定します。応力が破壊の開始時における応力値の1%に達すると、要素は削除されます。これは、要素が突然削除され、隣接要素』でa破断の“連鎖反応“が起こることによる不安定性を回避するために必要となります。破壊基準に達した場合でも、 τ max = 1.0 E 30 MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKf MBHbqefqvATv2CG4uz3bIuV1wyUbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhi ov2DaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY=xipgYlh9vqqj=hEeei0xXdbb a9frFf0=yqFf0dbba91qpepeI8k8fiI+fsY=rqaqpepae9pg0Firpe pesP0xe9Fve9Fve9qapdbaGaaiGadiWaamaaceGaaqaacaqbaaGcba GaeqiXdq3aaSbaaSqaaiGac2gacaGGHbGaaiiEaaqabaGccqGH9aqp caaIXaGaaiOlaiaaicdacaWGfbGaaG4maiaaicdaaaa@4413@ のデフォルト値であれば要素は削除されません。したがって、 τ max をシミュレーションの時間ステップの10倍大きく定義することが推奨されます。
  6. I_Damオプションは、損傷計算と損傷計算時の安定性を改善します。
1 Hashin, Z.およびRotem, A.、“A Fatigue Criterion for Fiber-Reinforced Materials”、Journal of Composite Materials、Vol. 7、1973、448~464ページ9
2 Hashin, Z., "Failure Criteria for Unidirectional Fiber Composites," Journal of Applied Mechanics, Vol. 47, 1980, pp. 329-334.