Tsai-Hill-Versagenskriterium

Versagenskriterium

Das Tsai-Hill-Versagenskriterium gilt für Verbundstoff-Schalen.

Dieses Kriterium berücksichtig den Anteil der Verzerrrungsenergie an der gesamten Dehnungsenergie, die aufgrund von Lasten wirkt. Die Verzerrungsenergie ist der Teil der Dehnungsenergie, der eine Formänderung bewirkt. Der andere Teil ist die Ausdehnungsenergie, die aufgrund von Lasten eine Volumenänderung (bzw. bei 2D eine Flächenänderung) bewirkt.

Die Abbildung illustriert den Unterscheid zwischen Ausdehnung und Verzerrung für den Fall eines 2D-Modells mit Belastung.

Für einen 2D-Verbund (zum Beispiel eine Verbundstoff-Schale) wird für jede Lage ein Zustand planarer Spannung angenommen, der durch folgende Angaben besteimmt ist: s3 = 0,t13 = 0, t23 = 0. Der Versagensindex (FI) wird wie folgt berechnet:

Das Progamm ermittelt einen Sicherheitsfaktor von 1 / (FI). Damit ein Laminat als sicher gilt, sollte der Sicherheitsfaktor größer als 1 sein.

wo:

X1 steht für die Zugfestigkeit in der Materialrichtung 1

X2 steht für die Zugfestigkeit in der Materialrichtung 2

S12 bezeichnet die Schubfestigkeit.

Klicken Sie auf Hauptmaterialrichtungen, um eine Definition der Materialrichtungen 1 und 2 zu finden.

Dabei gilt Folgendes:

X1= X1T    , falls s1 > 0   

 X1= X1C  , falls s1 < 0   

X2= X2T    , falls s1 > 0   

 X2= X2C , falls s1 < 0

Die hochgestellten Buchstaben T und C bezeichnen die Zugfestigkeit (T) bzw. Druckfestigkeit (C).

ANMERKUNG: Das Tsai-Hill-Kriterium berücksichtigt die Interaktion zwischen verschiedenen Spannungskomponenten. Es bietet daher ein interaktives Modell zur Fehlersicherheit.

Einschränkung

Das Tsai-Hill-Versagenskriterium kann keine unterschiedlichen Versagensmodi (einschließlich Faserversagen, Matrixversagen oder Faser-Matrix-Grenzschichtversagen) vorhersagen.

Siehe auch

Durchführen einer Sicherheitsfaktor-Überprüfung

Richtlinien zur Auswahl eines Versagenskriteriums

Versagenskriterien für Verbundstoffe