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&&&复合材料加筋结构低速冲击损伤分析及参数化建模
复合材料加筋结构低速冲击损伤分析及参数化建模
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复合材料层合板和加筋结构在飞行器中有广泛应用，但其层间性能薄弱，在冲击荷载下易于分层，一旦出现分层损伤，其（压缩）强度可能大大降低，并且低速冲击引起的分层损伤往往难以目视发现，因此复合材料（层合）加筋结构的低速冲击损伤是飞行器复合材料结构设计和安全评估中的关键问题。因其问题的复杂性，目前仍未很好解决。本文内主要的研究容如下：　　(1)以ABAQUS软件为平台，利用脚本语言Python开发了复合材料层合板和复合材料加筋板低速冲击的参数化建模和损伤结果的可视化系统。该系统为开放式系统，用户可以方便地加入新的损伤分析模型，并且可以定义有限元网格的细分区域，以便在保证精度的前提下提高计算效率。系统可输出低速冲击荷载下复合层板及加筋板中的各种损伤模式和冲击过程中接触力-时间曲线等结果。　　(2)提出一种采用一个块体单元包含多层复合材料铺层的模型，模型可以考虑单个铺层各种模式的损伤，根据每个铺层的损伤情况计算单元的各等效弹性参数，有效提高了计算效率。该模型在ABAQUS/Explicit提供的用户材料Vumat中实现。　　(3)对复合材料层板的分层失效的Choi-Chang准则和Cohesive进行了改进，前者考虑了沿厚度方向应力的影响，后者考虑了界面下铺层中横向应力的影响。改进的模型在Vumat中实现。　　(4)用上述研究的理论和开发的参数化建模分析系统对复合材料层合板和加筋结构的低速冲击损伤进行了模拟和分析，通过与文献中的数据比较，验证了本文方法和所开发软件的可靠性。
摘要： 复合材料层合板和加筋结构在飞行器中有广泛应用，但其层间性能薄弱，在冲击荷载下易于分层，一旦出现分层损伤，其（压缩）强度可能大大降低，并且低速冲击引起的分层损伤往往难以目视发现，因此复合材料（层合）加筋结构的低速冲击损伤是飞行器复合材料结构设计和安全评估中的关键问题。因其问题的复杂性，目前仍未很好解决。本文内主要的研究容如下：　　(1)以ABAQUS软...&&
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5.本构模型-应力更新专题-UMAT和VUMAT.pptx 43页
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计算固体力学应力更新专题 柳占立
庄茁liuzhanli@tsinghua.edu.cn 有限元基本知识导出有限元方程（完全，更新、共旋）求解有限元方程（隐式和显式）第4-6章有限元高级知识单元技术、结构单元、接触等第7-10章不同用户要求：知道有限元基本流程；编写本构关系、节点内力开发有限元程序应力更新什么是应力更新几种客观率前推后拉及Lie导数常用客观率应力更新流程ABAQUS用户自定义材料理论应用有限元程序赋予力学以活力1.应力更新？应力增量2.几种客观率Truesdell率：前推Lie导数t= Js2.几种客观率Green-Naghdi率：共轴旋转应力率前推Lie导数2.几种客观率？Jaumann率：如何得到 W = WRigid body rotation or The principal directions of the strain remaining constant2.几种客观率应力更新:Truesdell率：Green-Naghdi率：Jaumann率：本构关系2.几种客观率例4.1 考虑处于剪切状态的一个单元，如图所示。对于次弹性各向同性材料，应用Jaumann，Truesdell和Green－Naghdi率求出剪切应力 x(t) = X + k t Y ,
y(t) = Y ,
z(t) = Z 2.几种客观率例4.1 对于不同客观率采用了相同的材料常数，其差别是非常大的。事实上，这是误用了材料模型。材料模型必须根据不同的率转换。这是变形体，若是刚体转动，Jaumann率与Truesdell率是一致的。Jaumann率？发生有限剪切时慎用Jaumann率Green-Naghdi率2.几种客观率的关系如何得到正确的结果？切线模量之间的关系 次弹性本构关系共同应用的形式为对于各向同性材料Jaumann率的切线模量为 对于同一种材料，切线模量不同，材料反应的率形式不同，如 如果是常数，切线模量不是常数。 证明见第5.4.5节，推导复杂2.几种客观率的关系如何得到正确的结果？假设CSE已知：假设
已知：如何处理各向异性材料？2.几种客观率的关系如何得到正确的结果？PK2和共轴旋转应力横观各向同性如何处理各向异性材料？2.几种客观率的关系？什么时候可以不区分几种客观率？Assume F ≈ R, ignoring the stretch component of F退化AssumeW = W简化2.几种客观率的关系总结一：Comparison of different objective stress rateTruesdellDifficult to implementNot used in commercial
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可以由后拉和前推运算给出E-L张量之间映射的统一描述。例如，L矢量dX由F前推到当前构形给出E矢量dxEulerian-Lagrangian 前推运算 E矢量dx由后拉到参考构形给出L矢量dX Lagrangian–Eulerian 后拉运算 后拉、前推后拉运算前推运算前推 后拉
二阶张量的后拉和前推运算给出了在变形和未变形构形情况下张量之间的关系，例如Green应变
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