Nieliniowe zachowanie materiału RFEM 6

Czy wiecie, że...? W przypadku odciążenia elementu konstrukcyjnego za pomocą plastycznego modelu materiałowego, w przeciwieństwie do modelu Izotropowy | Nieliniowy sprężysty model materiałowy, odkształcenie pozostaje po całkowitym odciążeniu.

Do wyboru są trzy różne typy definicji:

• Norma (definicja naprężenia równoważnego, przy którym materiał ulega uplastycznieniu)
• Bilinearny (definiowanie naprężenia zredukowanego i modułu wzmocnienia)
• Wykres naprężenie-odkształcenie:Definiowanie wielokątnych wykresów naprężenie-odkształcenie
• Możliwość zapisu / importowania wykresu
• Interfejs z MS Excel

Czy znasz już model materiałowy Tsai-Wu? Łączy w sobie właściwości plastyczne i ortotropowe, co pozwala na specjalne modelowanie materiałów o charakterystyce anizotropowej, takich jak tworzywa sztuczne wzmocnione włóknami czy drewno.

Podczas uplastycznienia materiału naprężenia pozostają stałe. Zachodzi redystrybucja w zależności od sztywności występującej w poszczególnych kierunkach. Obszar sprężysty odpowiada powierzchni ortotropowej | Liniowy sprężysty model materiałowy (bryły). Dla strefy plastycznej ma zastosowanie następujące kryterium plastyczności według Tsai-Wu:

Wszystkie wytrzymałości są zdefiniowane jako dodatnie. Kryterium naprężeń można sobie wyobrazić jako powierzchnię eliptyczną w sześciowymiarowej przestrzeni naprężeń. Jeżeli jedna z trzech składowych naprężenia zostanie przyłożona jako stała wartość, powierzchnię tę można rzutować na trójwymiarową przestrzeń naprężeń.

Jeżeli wartość f_{y (σ),} zgodnie z równaniem Tsai-Wu, płaski warunek naprężenia, jest mniejsza niż 1, naprężenia znajdują się w strefie sprężystej. Powierzchnia plastyczna zostaje osiągnięta, gdy fy (σ) = 1; wartości większe niż 1 nie są dozwolone. Zachowanie modelu jest idealnie plastyczne, co oznacza, że nie występuje usztywnienie.

Czy już wiedzieli? W przeciwieństwie do innych modeli materiałowych wykres naprężenie-odkształcenie dla tego modelu materiałowego nie jest antymetryczny względem początku układu współrzędnych. Za pomocą tego modelu materiałowego można na przykład odwzorować zachowanie betonu z włóknami stalowymi. Szczegółowe wskazówki dotyczące modelowania betonu z włóknami stalowymi znajdą Państwo w artykule specjalistycznym: Kb | Określanie właściwości materiałowych betonu zbrojonego włóknami stalowymi i ich zastosowanie w RFEM

W tym modelu materiałowym izotropowa sztywność jest redukowana za pomocą skalarnego parametru uszkodzenia. Parametr ten wyznaczany jest na podstawie przebiegu naprężenia określonego na wykresie. Nie uwzględnia się przy tym kierunku naprężeń głównych – uszkodzenie następuje raczej w kierunku odkształcenia zastępczego, które obejmuje również trzeci kierunek prostopadły do płaszczyzny. Strefa rozciągania i obszar ciśnienia tensora naprężeń są traktowane oddzielnie, przy czym obowiązują w nich różne parametry uszkodzenia.

Parametr 'rozmiar elementu odniesienia' steruje skalowaniem odkształcenia w strefie rysy względem długości elementu. Przy domyślnej wartości zero skalowanie nie jest przeprowadzane. Dzięki temu zachowanie materiału betonu z włóknami stalowymi jest odwzorowane w sposób realistyczny.

Teoretyczne podstawy modelu materiałowego 'Isotrop Beschädigung' (izotropowe uszkodzenie) znajdą Państwo w artykule specjalistycznym: KB 001461 │ Uszkodzenie nieliniowych modeli materiałowych .

Model materiałowy 'Ortotropia | Anizotropowe uszkodzenie' łączy podejścia plastyczne i mechaniki pękania, co umożliwia specjalne modelowanie materiałów kruchych o charakterystyce anizotropowej, takich jak drewno czy beton zbrojony tekstyliami.

Podczas plastycyzacji materiału naprężenia pozostają stałe. Następuje redystrybucja w zależności od sztywności występujących w poszczególnych kierunkach. Zakres sprężystości odpowiada modelowi materiałowemu 'Ortotropia | Liniowo sprężysty (bryła)'. Po osiągnięciu parametrów mechaniki pękania następuje przewidywanie powstających zarysowań.

Analiza zarysowania odbywa się tutaj za pomocą zarysowania rozmytego na elementach skończonych. Gdy osiągnięty zostanie składnik awarii, odpowiadająca mu sztywność jest stopniowo zmniejszana, aż do wartości bliskiej zeru.

Dzięki temu można dokładnie rozpoznać, czy powstaje zarysowanie i jak się ono rozprzestrzenia.