13
Visit the Resource Center for more SIMULIA customer papers

Etude - Using Abaqus to Model Delamination in Fiber Reinforced Composite Materials

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Etude - Using Abaqus to Model Delamination in Fiber Reinforced Composite Materials

������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������

������������ �� ������������ ���������������� ������ �� �������������

������������� ���������������������������������������������

������������������� ��������������� ����!�������������������"� ��#����� ����!�

� ���"� �����$�%&'������

��������������������������� ������������ ������������� !������ �����������!������������

�� ����������������������������������������"���!�����#�������!������������!!�������������������������

������������������#������$������!����%�&�����#��"������������������'���!������� ������ ���������

��������(����������"�����������������������������"�����������!����������� ������������!������� ���%�

)��#��������������������������������*��������� !������!��!������������������������� ���������

����'�������������� ��������������������������� !������!���%���������!�!��*�������������������������

�� ����!��!�������������'������������� ��������� �������������� !������!����%�+��� �������������

�����������������������������������������������������������!����!��� ���%�+��������� ��������

������(���������,!����������'��������������������������!��������,!��� �������������%����!���������*�

���'��������������������� �����������������������$��������#����������� ������������'������'����

���(��������'������������������������������������ �����%��

)��#�������� !������*�+��� �������*�-�������*�-������*�-������.�� ���*�������%��

��� ���� ����� ��

��� �������(�)��������������������� ������(����� !����������*��������������

���+���(�,�����-���� ���.���������/���0������ ����������1��������� ����������!���� !�

���������(�,�����-���� ���(�����������-�������������������� ����������������� ���� �� �

��������������� �������������!������� � ����!������ ��������(�,�����-���� ������������

����������� ��������.2��/������%���33%0.1�����������3340��5������������������������

���������������������������� ������������ ���������������������(�6�������� ����

-����������� ���������������/���� ��������������������������������(�����������������

��������5�������������� �������������( ������������������6�� ��!��������� �������

��������������������.�������������%��7$$30��8������/����������������������*�������

�������������������������������������������� ��������������������5��������������� ���

�������������������)�� �������������� �� ��������� ����������� ��������������������

�������������)�� ������������ ��������������������������������������������������������

�������� ���.����������������%��7$�70���

���������*��������������6���-������������������������ �������������������������

����������� ���(�)��������� !��)�����-���������.��5���&&7%����5���994�0��

������������������-������������������������� ���������������������1������ �������

�����������������(�6���������������� ������-������� ������6��������� � ��������

�� ���:����( ����������� �������������/� ���������(������������(������������

���������-������� ���� �����

Visit the Resource Center for more SIMULIA customer papers

Page 2: Etude - Using Abaqus to Model Delamination in Fiber Reinforced Composite Materials

7� ������������������������������������������������������������������������������������������������������ �����������������

5!���� !����������� ��� ��������������������(�� ��������� ��� �*�����;)��.���)

�������� 0���������� ������<� ������������������/�����������(���������� ��

���������!(�����������)��.�)�������� 0�(�������7)��.��)�������� 0��� ����� �

�� � �������������(��������������7�������� �������������������������(����� ��� �

�!�������(���������������������� ������ ������������!���� ������������������������

� ����������5�����������/������(�6��,������������������������ ����������������

����������������� ����� ��� ����������������� ����5��������������� ��� �����������

��������������!������ ���������������������� ����� ������# �� �����

��� �������������� ���� ������������� ��������� �������������� ������������� �

��� !�����

��� � ������������� ��

��������������������������(�������(�� �����������������)������7)�� �����.�������0��

������������ ������������!�������� � ���������(����.�������������%��7$$30�����������������

�������� ������������������������������������������(��������(�(����������

��� �������������!(������ � ��������)������������ ���(������������������

�������� �(�� ����������(������

����������� ��������� ���!�������������� �� ����� ��������������� ������ �� ���

���������������������

5��7)�������)�� �������������(������ ������ ����� ��� �.�'80� ���������.=;�0�

(��� ������������ !��5�� ��������������(���������������������� ���*��

�(�6��,�-� ��������� ���������������)��������������������������(��������/�������������

��������.������70��5��-� ��������� ������������������������������ ��������������

����(������������ ��������� ��� ��������� ��������� ������

Page 3: Etude - Using Abaqus to Model Delamination in Fiber Reinforced Composite Materials

������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������;�

����������� ���!������!��� ����������!�������"�����������������#��$��%��

5������������� ���������������������������������(����!����������!�����������������

������ ���������� ��������������������������� ���������������������������� �

������������������(���������������� �����(��� �������������������������� ����������

���������������.����������������%��7$�70����� ��� � �!�������(�������(�������������������

�����������(������>���������������������������������������������� !������������������

����������������������������������������������(������������������������� �����������

������������ �(��/����������(����������������� ���������������)�� ������������

����� ��(� ��!�����������������(�����������

�������;�����'�����-��� ������������������������������(����������������/����� ��

������)��������(������������ !���������;�������������� ����������� ����(������� �

(�����������/�������������������� ���(������� ����������������5�����������������

�����������������������������������(������������������������=����������(����!�����

���������������������������������� ��������������������������� � ��!����������

��������������������'�������������������������(���( �����?��(�������������������� �

� ������������������ ��������� ����������� ��(������������������ ���� �������

�����&��'!��������� �� �������������� ���!��($)$� ������� ���

Page 4: Etude - Using Abaqus to Model Delamination in Fiber Reinforced Composite Materials

'� ������������������������������������������������������������������������������������������������������ �����������������

�� �

�������*���+,�� ����-��.� ��� ����������� ���(�������� �� �����.������������������

5���(� ��!����������� ����������!����� ������������������������ � ��( �� �������������

���������*�������������� ������������!������� �������(��������������� �(�� ����

������������ �(�� ���(������������������������������������������������� �(���

��������(������>����� �!�����������������������( ���� ����������(�������� ������

����������������5������������������������(���������������������������������&�

����������) �!����������������� ����������������.�0��?�������������.(0�������������

������(���������� �!����������� �!��������������������������������!�������

��(>��������)� �������������?������������������.�0������ ������������������

(���������� �!����������������������(��������(��/ ����)�)� �����������

������� � ������

�������/��0. ��1���� �� ��� �����! .����"%�� �������-��� ����)� ����1�� ����� �������!������������� ������"�%�.��! ���� !���-���� �����������"�%�.��!�

� !���-����������� ���������

Page 5: Etude - Using Abaqus to Model Delamination in Fiber Reinforced Composite Materials

������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������&�

5���������������(��������������������������(�-������� !�(����������������*������

��)���������*�����������������������(������������������������� ���������������

����������������� �������������� ���� ������������ �����5������������������/����

�����������!������� �(�������������������� !�(���������������������������� � � ��

��������������� �!������������������ ��������������������� !�����/��

&�� ��������!������2�� ���

=���� ����������������������������� ��� ������������ ������������+�����/�������������������/�

����������.=�������2��7$$;0��#�������/����������������������������� �������� ������

��������� ������/�����������������(�6��� !������������������������ �������������������

��������� ����������5������������������������/������������������������������� ��

�����������������9���

��������3��0!���� ����� ���� �����4� � ���� ���"5 ����#��� #��$$&%�

5��������������������������������� ������ ��� !���� -���������������������

(�� ����@�� ����������������� ���.���������)� ����������������)� �������0������

������������� �������� ����������������� ����������������������� ���������������

���������������*�������� ������������������������?�����!���� !���������������

������������������5�����������-������� �����/������������( ������ ��(���

.�1=0�.��5���&&7%0�����(��� �������������������������������������1=�����

������������������������4��

Page 6: Etude - Using Abaqus to Model Delamination in Fiber Reinforced Composite Materials

9� ������������������������������������������������������������������������������������������������������ �����������������

�������6��� �����������-���5���'��������.��!�"%� �� �7������ ���"�%�8 �����5� �4���"�'0���//�9%�

5���1=��������������������4�������������������� ���������������/���������������� �

��������������������������������� ���������������� ���������� �������� ���������

���������.��5���&&7%0�����������������������������5�( ����������������������������

��� ���������������/���������!����������� ��������$�������������������������������������

�����������������������/����������������������������� �������������������

�������� ������������������������������������������������4�����������/���������

������� ������������������� ������������� !������ ��������� ��� ����(������������

�� ������/������������������;�����

0���������5�'��������������� ���

'��������������� �� :����

���������� ��� ���������

��������� ��������� ���������������

���������������������������� ��� ���������

������������� ������ ����������������

����������������������������������� ����������� �������������� ��������� ������������

������������� ���������������������� ����������(����������&���,�������� ��)

���� ����������������������������� �������������������� ��������!�(�������

������������������� ��������� ������?����� ������������������������ ��������� ���

������� ����������(������������������������������ ���( ������������� ���� ��������

���� �����������%��

Page 7: Etude - Using Abaqus to Model Delamination in Fiber Reinforced Composite Materials

������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������4�

�������9��+,����� ��� �����0�����";.��4#��$��%�

5���������=���5��!�����1�� �����1� �(���������������������1�� �����

1� �(���������� ��������������� �� ���������� ��������������������������������

���?���� ����5��(������!��������� �� �������������!�� ���������A?���������� ������

������������� ��(!+�

������������������������������ ����

���������������������������������������������������������������������������������.�0�

���+�

2�B� ���

��B� ������������ ������

(�B��������������

��B�� ��������� �����

�6�����������������(�� �)��������������������( ������ ��(������� �����������

� ���������������=������������� ��������� �����������������������������(������

������� ����������(������!�������������������������!�� ������������ ��(!+�

������������������������������� ����

��� � ���������������������������������������������������������������������������.70�

��������!�(���������-������� !�(!������������ �����6������ ���������(������

��� �����.1�,;0������������������ ��������� �����.������30.��5���&&7%0���

Page 8: Etude - Using Abaqus to Model Delamination in Fiber Reinforced Composite Materials

%� ������������������������������������������������������������������������������������������������������ �����������������

�������(��� ������������!� �1��"�'0���//�9%�

*�� ���������������������� ���

C����������-������� �����������������������?����������������������������(�)

��������� !��)�����-����������� �(�������������� �����������������������

�� �(������������������� ����������(��������� �����(��/������������������

(!���������������/����������������������������������������������������� �������

=�������������������(������>������ ������������������������������������ �

���������?�� ������������� ���������������������������������������������������

.���� ����7$�$0�������������������������������� �!��

*��� �������<������� ���

����������� ��� !���������������� ������������!(����������7)���� ����� ��'8�

�� � ����������)��=;��(��� ��������� ������������(�)��������� !��)

�����-����������(������1��� �(�� �������(�������(������>������� ���������

������������������� �������(�������2��������������������(����������-� �����

����(� ��!���������������� �!�������������� ������ ���)�!����������5����

������������������ ������ ����������� ������������������������� ����� �

�� ���������������������� ��������������/��� ���� ����-������� ��������

� ���������� ���� �����

��������$�����-��������������� ������� ��.��!�"%��� ���� ��������1��������"�%����������� ��������1������

Page 9: Etude - Using Abaqus to Model Delamination in Fiber Reinforced Composite Materials

������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������3�

������������������������ �� !����������������������������������� �

��������������� !��������������������������� �����������5����������������

�����������!���� !�������������)������������������7�����;)������������/�������

�������� ��������������� �/�7)���� ����� ��� � ��������������������

������ ��������������(�-� ���� !�������������������;)����������� ��������

�������$����������� ���������� ������������(��(�� ������������������ �

�������?���������$������� (� ����������!��������������������������� �

����������5��� (� ��!�������������������������� ������������ �������

������� !��������������� ��������������!����������������� ��� ������ !����������

!)*�� ��������������� �� ����������!�������������������������$(������(��������

������������ �����������������������(������������������������������������

����� ����������������������� ���5������������������� �������������

����������(!������� ��� ���-��� ��������������������5������� �����������

�� ����������� (� ����������!�������7�'��������������������������������!����

�� ���

��

��������������-������������������� ��������"%��� ���� ��������1��������"�%����������� ��������1������

*�����5�'������ ���

������ ������ ������(����������� �������1=�-���������(�6��,1�����������������

�������!�����������(�(�����!, ����������������������� ��@�� ������-�����������

����5���)@����� ��������������� �� �( �����(�6������!�������� ������� ���������������

���������� !����������������������������������������� ����������������� ��

�����,������� ������.�������70���5������������������������������ ������������������������

���������������������� ������������5���)@������������5��������������������� !����� �

����������������������������������������������������������� �-���������������

���������������������

Page 10: Etude - Using Abaqus to Model Delamination in Fiber Reinforced Composite Materials

�$� ������������������������������������������������������������������������������������������������������ �����������������

�����������0���=���������������� ���

� �������������(��� �������!�����������!������(�6������������ � ������:115�

.:����� �1���/�1 ����5����6�0���������� ����������5�����������/���������������

����� �������������������������������������������������� ������������ ����1��� �

���������� �(����������������������(������������������ ����������������������

����������� ������� ����1��� � ������� ���6���� �!����� �������(��������

���(����� ������� ���������������� ��(����������� �����������������=���������

������������������������������������������������������������ ��������������� ��

���������������:115�� !�����/���������������(��� ���5���������� �(������ ��

�������������!�� �������������(���������-������� !�����������������������

������������������;�����-��� �������( ������ ��(�������������������������

�����������������������;��

��������&��� �����������-�������� ����������"%�� ���������!��������"�%�� �-���� ����!������

�����������������������(�����������������������(���( ���������������

����������������� ��������������������(��-�� ��"5)&&$$�:���� !���)������

��(����.C1�0������������ ������������ ��������5�( �7��1���������������������(���

������������������ ����������=�����!�������������� ������������������� �����

���������?�����������������"������� ��������� ����� �����������������������

������������������������������ �������� ���� !������������ ���� ����������������

������ �������5�������� ��������� �������������(����� �����������

�������������������/����������� �.�������'0��

���� ����

Page 11: Etude - Using Abaqus to Model Delamination in Fiber Reinforced Composite Materials

������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���

0�������:��� ���1�+80//$$�������� � ��������

������� � ����1� :������ ������!"

��

��� �����!" ��

!#�� ����$�

%�� $&���!" ��

% � $&���!" ��

%� � ���!" ��

��������*��8 ����������������5����� �������� �-���� ������� ���������!���������������

������������������'��(��� �����!���-��(��������� !�������� ��)���� ������

�������������1=������������� ����<� ������������ ����������������������������

���� ������������������� ��������������� ���� !���������������������� �����

������������� ����� ��� ���5��������������!�(������(������ �����!��(�����

���� !���������(��������� ����������������� �����!������������/��� �

-� �������������������������!���5����������������������� ����� �����

�������&�������������������� ��

��

��

� � � �� � �� �� �

��������

�� ������������

������������

���������

Page 12: Etude - Using Abaqus to Model Delamination in Fiber Reinforced Composite Materials

�7� ������������������������������������������������������������������������������������������������������ �����������������

� ��������/��� �����������-�������� �� ����������"%�� �-���� ����!��������"�%�� ���������!������

������������������ �������(������������� ��������������������������������������

��� ����1�� �����(������ ����� ���������������� � ���������������� �������� �

� ��(�-� ����

/�� � ������ ���

��� ���������������������������������� ������������ �� ��������������������

�������� ������������������?���� �������� ���������(�6��,�����������������

��������������������������������� ������������������ �����������������������

(����� ����� ���������������� � �������

3�� �����������

��� 2��/�����������������<�+���� ������ !�������82�"��������(!��������2�!���� !�=����

2���� ���� ��� ���1�����������������5��� �!�&%���$'&)�$94���33%��

��� 1����������8���+�������=����D� �,��� ���1������������(��1��������?�������� ����

����������: ��;'��&73)&';���334��

&�� ���������������������������������1���������1������+�E����������������� �������

������� �������� �)��(��������������������F���������������/����������-�� �����

: ���;������ ����7�����7$&)�7�9��7$$3��

*�� ����������������������� �������2�� ����������� ��1��������������������+�������

�(�6��,�-� �������"��/������������������2�������������� �2����G�� ��!����1��������

��(�)8�������1��������(���������� ���1������1�������7$�7��

���� ����

Page 13: Etude - Using Abaqus to Model Delamination in Fiber Reinforced Composite Materials

������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������

�;�

/�� ������������������A�������"����������������������H�����������1�����+������������

����������������������� ,��(����������(���,��(��������������� �)��(������������

������������������������������?��������� ������ ��������� ����������#?�

�$��$$4I��77%3)$��)�$&%);��7$����

3�� =�������2������������8������ ���������������������� ��J9���������������@� !�K�

�����?�����C�����!��&'&)&'3��7$$;��

6�� ��5������������&&7%�+���������5��������������?�?��� ���������������5�������

������������� ���(�)8�������2 !��������-�1�����������5��?��������� ��@���

1�����/���2����#?+��$��&7$,�&&7%)$�8$4�$;��7$$4��

9�� E��������5������F�.7$��0������+,,����*���/����������� �������/���7)���)7$�7��

(�� ������ ���!������E��� !������1������������ ��������(�6��F��1����C�������

7$�$��

Visit the Resource Center for more SIMULIA customer papers