01

背景

【資料圖】

通過虛擬裂紋閉合技術（VCCT）的裂紋擴展，以及使用界面元素的內聚區模型的損傷演化，研究了厚復合材料結構中的分層問題。復合材料有四層，在第3層和第4層之間有一個初始缺陷。結構承受壓縮載荷，導致零件在初始缺陷處屈曲。

VCCT模型通過“粘接失效”選項定義初始缺陷。缺陷處的節點應定期接觸（以避免穿透）。通過將它們識別為“粘接失效”區域的一部分，告訴程序讓它們進行常規接觸，即使它們是粘合界面的一部分。

在VCCT情況下，兩個部件剛性連接，直到出現裂紋擴展。通過界面元件，在部件之間存在彈性層。

使用VCCT，零件具有完美的結合，直到出現裂紋擴展。用戶輸入裂紋擴展阻力（Gc）以指示裂紋何時應擴展，此處（Gc）被視為裂紋性質，粘性區模型在界面中使用彈性層，這也會影響結構在發生任何損壞之前的變形。為內聚材料定律輸入的內聚能量（也稱為Gc）被視為界面元素的材料性質，在VCCT情況下，這種內聚能與裂紋擴展阻力之間的關系是，兩者都與分裂材料所需的能量有關。

02

設置

圖1顯示了識別出不同接觸體的模型，頂部具有更精細的網格，以便準確描述缺陷區域并允許裂紋擴展。

圖1 VCCT計算模型

在圖2中，顯示了頂部的底面，膠失活區域和裂縫前緣。

圖2 模型底面

可以在Mentat中找到“粘接失效”設置，如下所示：

圖3 接觸區域屬性菜單

裂縫的產生方式如下。在這里，選擇要VCCT的應用程序，并在VCCT裂紋擴展屬性菜單中填寫裂紋擴展的設置（見圖4）。我們確保將初始裂紋擴展模式設置為“直接”，將裂紋擴展方法設置為“釋放約束”，并輸入裂紋擴展阻力（Gc=7×106 N/m），以確定何時應出現裂紋擴展。

圖4 裂縫屬性菜單

圖5 VCCT裂紋擴展屬性菜單

03

結果

圖6和圖7顯示了模型的變形形狀和膠層的接觸狀態。鋼板向下彎曲，缺陷區域彎曲。當然，這會隨VCCT和粘性材料的選定值而變化。

圖6 VCCT的整體變形形狀

圖7 復合材料接觸狀態

更多了解更多收獲請微信搜索關注海克斯康工業軟件微信公眾號，我們將每周持續為你帶來工業軟件領域最新前沿信息和深度行業案例！