Tsai-Wu破坏准则 — CAE术语解说
Tsai-Wu破坏准则
Tsai-Wu破坏准则是Tsai-Hill的改进版本吗?
这样理解是没问题的。Tsai-Hill假设拉伸和压缩强度相同,但Tsai-Wu可以分别处理拉伸强度和压缩强度。复合材料实际上压缩强度通常低于拉伸强度,Tsai-Wu能够正确评估这种非对称性,这是它的一大优势。
定义
数学表达式是什么?
用F_i * σ_i + F_ij * σ_i * σ_j表示。一阶项F_i表示拉伸/压缩的非对称性,二阶项F_ij表示应力的相互作用。当这个值≥1时判定为破坏。在应力空间中形成椭圆体破坏面。
结构分析中的作用
在实际工程中如何应用?
在FEM中设计风力涡轮机GFRP(玻璃纤维增强塑料)叶片时,计算每层的Tsai-Wu指标,确定最危险的层和荷载工况。特别是在台风等极限荷载条件下,压缩侧破坏成为主导,使用Tsai-Hill会存在低估的风险。
$$ \mathbf{K} \mathbf{u} = \mathbf{F} $$
相互作用系数F_12的确定很困难,实际怎么处理?
严格来说需要进行双轴试验(二轴拉伸/压缩试验),但这在实验上非常困难。在实务中通常使用经验近似公式F_12 = -0.5 * sqrt(F_11 * F_22)。但这个近似的适用性取决于材料类型,在重要的设计决策中必须与实验数据进行对照。
相关术语
请告诉我相关的术语。
能够考虑拉伸/压缩的非对称性是其优势,F_12的确定是课题,风力叶片的例子也很容易理解。
在实务中,与其固定某一个破坏准则,不如比较Tsai-Wu、Tsai-Hill、Hashin的结果,进行综合判断更安全。
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