Symulacja dotyczy zniszczenia płytki kompozytowej z otworem poddanej jednoosiowemu rozciąganiu. W symulacji zastosowano ortotropowy sprężysty model materiału ze zniszczeniem LaRC05 [1]. Dostępne w Abaqus/Standard kryterium może być zastosowane do symulacji zachowania kompozytów jednokierunkowo wzmocnionych. Kryterium uwzględnia cztery różne mechanizmy inicjacji uszkodzenia (pękanie matrycy, zginanie włókien, rozdzielanie włókien i rozciąganie włókien). Do inicjacji i ewolucji pęknięć w materiale wykorzystano metodę XFEM [1, 2]. Uwzględniono cztery orientacje materiału kompozytowego (ORI-45, ORI-6-, ORI-75 i ORI-90). Rozkład naprężenia dla przypadku, w którym orientacja włókien jest pod kątem 45 stopni (ORI-45) przedstawiono na Rys. 1.
Porównano mechanizmy zniszczenia uzyskane przy pomocy modelu oraz krzywe siła-przemieszczenie dla wszystkich przypadków. Rozkłady parametru uszkodzenia osnowy przedstawiono na Rys. 2. Wytrzymałość materiału ukazano jako zależność siła – przemieszczenie i jest ona zależna od orientacji materiału, Rys. 3. W modelu komputerowym tylko w środkowej części w której inicjowało się uszkodzenie zastosowano metodę XFEM wraz z kryterium LaRC05. Pokazano, że kierunek pęknięcia jest zależny od orientacji materiału.
Rys. 1. Naprężenia zredukowane podczas rozciągania przed pęknięciem dla orientacji włókien (ORI-45)
Rys. 2. Zniszczenie płytki z otworem (wszystkie orientacje ORI-45, ORI-60, ORI-75 i ORI-90)
Rys. 3. Wykres siła – przemieszczenie dla rozważanych przypadków (wszystkie orientacje ORI-45, ORI-60, ORI-75 i ORI-90)
Literatura:
[1] Pinho S, Darvizeh R, Robinson P, Schuecker C, Camanho P. Material and structural response of polymer-matrix fibre-reinforced composites. Journal of Composite Materials. 2012;46(19-20):2313-2341. doi:10.1177/0021998312454478
[2] Abaqus. Abaqus/Explicit User’s Manuels, Version 2025.
