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Hallo zusammen,

weiß jemand von euch, wie ABAQUS die Versagensverschiebung (= Dehnung x charakteristische Elementlänge) im Composite Damage Modell ermittelt, wenn die Energie des Vorbruchbereichs bereits die gegebene Bruchenergie überschreitet?

Aus Parameterstudien ist mir die hintergründige Verfahrensweise von ABAQUS in diesem Fall bislang noch nicht klar geworden.

Freue mich über jeden Tipp,
CG

[Diese Nachricht wurde von DrReinerKlimpke am 07. Okt. 2018 editiert.]

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Wenn ich deine Frage richtig verstehe, dann sagt das Handbuch, dass nur die Verschiebung nach der Schadensinitiierung für die Berechnung der Energie bei Damage Evolution herangezogen wird. Damage Initiation ist also quasi der Nullzustand für Damage Evolution.

[Diese Nachricht wurde von Mustaine am 02. Okt. 2018 editiert.]

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Anlagen.zip

Hey Mustaine,

erstmal schönen Dank, dass du dich diesem Thema angenommen hast.

Zu deiner Antwort:
Ja, das habe ich zeitweise auch gedacht, bis ich auf folgende Passage in der ABAQUS Dokumentation und dem zugehörigen Bild (siehe Anhang) gestoßen bin:
For each failure mode you must specify the energy dissipated due to failure, , which corresponds to the area of the triangle OAC in Figure 21.3.3–3. The values of  for the various modes depend on the respective values.

Ich habe in diesem Zusammenhang auch schon Parameterstudien mit unterschiedlichen Elementgrößen durchgeführt. Sofern der "Vorbruchbereich" so geartet ist, dass die zugehörige Fläche (Energie) kleiner als die gesamte verfügbare Bruchenergie ist, kommt man durch Addition von Vor- und Nachbruchbereich auch auf den angegebenen Energiewert. Dies würde also dem Zitat aus der Dokumentation entsprechen. Wenn die Energie des Vorbruchbereichs jedoch bereits die gesamte verfügbare Bruchenergie überschreitet gilt diese Regel aus meiner Sicht nicht mehr. Ich habe die Paramterstudie in Form einer Excel-Datei auch mal im Anhang hinterlegt.

Ich bin an dieser Stelle etwas überfragt. Vieleicht fällt jemandem ja noch irgendein Ansatz ein.

Grüße,
CG

Kleiner Nachtrag:
Offensichtlich scheint das theoretische Konstrukt für die Schadensevolution auf dem folgenden Delaminationsmodell von Camanho zu basieren: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20020053651.pdf
Auch hier wird in den Gleichungen 16 - 18 davon gesprochen, dass der gesamte Bereich unter der Spannungs-Verschiebungs-Kurve zur Bestimmung der Bruchenergie herangezogen wird. Jedoch muss berücksichtigt werden, dass im Fall des Delaminationsmodells mit einer Penalty-Stiffness gearbeitet wird, welche üblicherweise sehr hoch ist (hier 10^6 MPa), sodass der Vorbruchbereich gegen Null strebt. In diesem Fall wären wir wieder bei deinem Ansatz Mustaine, bei welchem alle Energie im Nachbruchbereich "verbraten" wird. Dieser Zusammenhang gilt im Rahmen des ABAQUS Schädigungsmodells jedoch so nicht, da hier Materialsteifigkeiten und keine Penalty-Stiffness genutzt werden.

[Diese Nachricht wurde von DrReinerKlimpke am 03. Okt. 2018 editiert.]

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Du hast Recht, die Schädigungsenergie nimmt auch schon den Bereich vor Damage Initiation mit. Ich hatte mich auf die Schädigungsvariable d konzentriert, welche da noch nicht verwendet wird.

Um auf deine Ausgangsfrage zurück zu kommen: Irgendwie ergibt es nicht viel Sinn, wenn das Material schon kaputt ist, bevor die Schadensinitiierung erreicht ist. Da würde ich die Parameter hinterfragen, die dieses Verhalten ergeben.

Wie Abaqus damit umgeht wenn man solche Parameter verwendet, weiß ich auch nicht. Wenn die Schädigungsenergie schon vor Damage Initiation erreicht wird, müsste ja eigentlich ab Damage Initiation sofort d auf 1 gesetzt werden und das Material ist kaputt mit keiner Reststeifigkeit. Das könnte für die Konvergenz problematisch sein.

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Ja, ich hätte euch gedacht, dass ABAQUS in solches Fällen zumindest sicherstellt, dass ab Erreichen des Schadenskriteriums der Schadensparameter D so schnell wie möglich auf 1 gebracht wird (was in der Tat numerische Probleme mit sich bringen würden, aber gut).

In meinen Parameterstudien habe ich beobachtet, dass dem nicht so ist. Selbst in Fällen, wo die Bruchenergie bereits im Vorbruchbereich deutlich überschritten wird, ist ein ausgeprägtes Softening im Nachbruchbereich zu beobachten. Lediglich bei sehr großen Elementen wird eine eher abrupte Degradation angewendet.

Ich gehe nochmal die Tabelle durch und schaue ob ich evtl. einen Zusammenhang übersehen habe.

Falls sonst noch jemand eine Idee hat bitte melden.

Grüße,
CG

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Hallo zusammen,

ich habe mich zur Klärung unserer zuvor diskutierten Fragen noch einmal direkt an die Autoren des Papers ( https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359835X07000218 ) gewendet, in welchem das Modell erstmals vorgestellt wurde.

Herr Hurtado schrieb mir, dass in der Tat die gesamte Energie unter der Spannungs-Verschiebungs-Linie die Bruchenergie Gc ergibt. Im Fall, dass der Vorbruchbereich diesen Energiewert bereits überschreitet, wird die Schädigungsvariable nach Erfüllung des Initiierungskriteriums sofort auf 1 gesetzt, also del_f = del_0. Dies bringt natürlich einige numerische Schwierigkeiten mit sich, weshalb dieser Umstand nach Möglichkeit vermieden werden sollte. Um ein Überschreiten des Energiewerts zu vermeiden, muss ein entsprechend feines Mesh gewählt werden. Ich persönlich habe mir in meiner Subroutine für diesen Zweck eine Flag geschrieben, die mir Elemente anzeigt, welche diesbezüglich zu groß sind. Dies ist soweit ich weiß bei Nutzung des ABAQUS Inhouse Modells nicht möglich.

Wie dem auch sei, ich habe das Ganze nochmal im Modell geprüft und Herr Hurtado hat tatsächlich Recht. Die Effekte die ich eingangs im Rahmen meiner Parameterstudie beobachtet habe sind offensichtlich auf eine schlecht gewählte Hourglass Stiffness zurückzuführen. Wähl man hier die Option "enhanced" tritt genau ein, was Herr Hurtado in seiner Rückmeldung an mich beschreibt.

Ich hoffe diese Info hilft einigen von euch bei der fachgerechten Anwendung des Inhouse Modells oder aber bei Versuchen das ABAQUS Modell im Rahmen einer eigenen Routine (zwecks Erweiterungen, Modifikationen, etc.) zu kopieren.

Falls noch Fragen bestehen bitte melden.

Grüße,
CG

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Danke für die Rückmeldung.

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