رفتار غيرخطي سازه هاي مركب تقويت شده با الياف تحت بارگذاري سيكلي قسمت دوم: مدل غيرخطي برشي داخل صفحه براي مواد مركب يك جهته

Shear Nonlinearity Behaviour of Fibrous Composites under Cyclic Loading Part II: A Nonlinear in-plane Shear Model for UD Composites

رفتار تنش برشي- كرنش برشي داخل صفحه براي مواد مركب يك جهته به علت محدوده بسيار كم الاستيك خطي، بايستي غيرخطي موردبررسي قرار گيرد. اين مقاله به ارايه يك مدل منطقي براي رفتار غيرخطي برشي مي پردازد. در بخش اول اين مقاله با انجام يك سري تست رفتار اين مواد در برش در تمام محدوده سيكل بارگذاري از ابتدا تا شكست نشان داده شد. رفتار غيرخطي برشي در مواد مركب، تركيبي از الاستيك غيرخطي، ويسكوسيته، پلاستيسيته و خرابي هاي ميكروسكپي بوده كه بخشي از آن برگشت پذير و بخشي ديگر ماندگار يا دايمي مي-باشد. مدل ارايه شده در اين مقاله قابل استفاده در هر فاز بارگذاري شامل بارگذاري، باربرداري، بارگذاري در جهت عكس، بار برداري از حالت بارگذاري در جهت عكس و در نهايت بارگذاري مجدد از ابتدا تا مرحله شكست مي باشد. مدل ارايه شده با نتايج تست مورد مقايسه قرار گرفت. تطابق بسيار عالي در تمام محدوده بارگذاري سيكلي قابل مشاهده است.جهت كاربردي كردن اين مدل در سازه هاي مختلف و عملي، مدل پيشنهادي به صورت يك كد در سابروتين UMAT از برنامه اجزا محدود ABAQUS نوشته و قابل استفاده در هر سازه اي جهت تحليل اجزاي محدود مي باشد.

The in-plane shear stress-strain relationship of UD fibre-reinforced composites is a well-known example in which nonline-arity behaviour plays a dominant role while the linear-elastic regime is relatively small. This paper describes a new phe-nomenological damage model for prediction of the shear behaviour. The observed nonlinear behaviour may well be the result of combined effects of nonlinear elasticity, viscosity, plasticity and microscopic damage and some of these processes in the material are irreversible in nature. The model applies to any phase of the cyclic loading, such as loading, unloading, reversed loading, unloading from reversed loading and reloading up to failure. The model has been compared with test results. Excellent agreements between the prediction and experimental results have been observed in all respects. In order to incorporate this nonlinear shear model in a comprehensive material model so that it can be applied in general structural analysis. A material user subroutine UMAT has been written for this model and all results obtained by this user subroutine via commercial finite element code ABAQUS.