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doc:user:elements:volumes:ortho_hypo_materials

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doc:user:elements:volumes:ortho_hypo_materials [2013/07/11 16:23] jorisdoc:user:elements:volumes:ortho_hypo_materials [2024/12/09 14:37] (current) – [TmElastOrthoHypoMaterial] vanhulle
Line 1: Line 1:
-====== Matériaux orthotropes ======+====== Orthotropic materials ======
  
-===== OrthoElastHypoMaterial =====+===== ElastOrthoHypoMaterial =====
  
 === Description === === Description ===
  
-Matériau orthotrope élastique.+Linear elastic orthotropic material. 
 + 
 +The strain-stress relation in the orthotropic frame is written as:
  
-La relation entre les contraintes et les déformations 
-s'exprime, dans les axes d'orthotropie, de la façon suivante : 
  
 $$ $$
Line 44: Line 44:
 $$ $$
  
-=== Paramètres ===+=== Parameters ===
  
-                      Nom                                 Code Metafor        +  Name                                                 Metafor Code     
-Densité                                              |   ''MASS_DENSITY''       | +Density                              |   ''MASS_DENSITY''       | 
-Module de Young E1                |  ''YOUNG_MODULUS_1''   | +| Young Modulus E1                |  ''YOUNG_MODULUS_1''   | 
-Module de Young E2               |  ''YOUNG_MODULUS_2''   | +| Young Modulus E2                |  ''YOUNG_MODULUS_2''   | 
-Module de Young E3               |  ''YOUNG_MODULUS_3''   | +| Young Modulus E3                |  ''YOUNG_MODULUS_3''   | 
-Coefficient de Poisson ν12    |  ''POISSON_RATIO_12'' +| Poisson ratio ν12    |  ''POISSON_RATIO_12'' 
-Coefficient de Poisson ν13    |  ''POISSON_RATIO_13'' +| Poisson ratio ν13    |  ''POISSON_RATIO_13'' 
-Coefficient de Poisson ν23    |  ''POISSON_RATIO_23'' +| Poisson ratio ν23    |  ''POISSON_RATIO_23'' 
-Module de cisaillement G12      |  ''SHEAR_MODULUS_12'' +Shear modulus G12      |  ''SHEAR_MODULUS_12'' 
-Module de cisaillement G13      |  ''SHEAR_MODULUS_13'' +Shear modulus G13      |  ''SHEAR_MODULUS_13'' 
-Module de cisaillement G23      |  ''SHEAR_MODULUS_23'' +Shear modulus G23      |  ''SHEAR_MODULUS_23'' 
-Méthode d'objectivité \\ (Jaumann = 0, GreenNaghdi = 1)  |    ''OBJECTIVITY''       | +Objectivity method  \\ (Jaumann = 0, GreenNaghdi = 1)  |    ''OBJECTIVITY''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX1_X''       | +Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX1_X''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX1_Y''       | +Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX1_Y''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX1_Z''       | +Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX1_Z''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX2_X''       | +Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX2_X''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX2_Y''       | +Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX2_Y''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX2_Z''       |+Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX2_Z''       |
  
-Seuls les deux premiers axes d'orthotropie sont définis à l'aide des paramètres ''ORTHO_AX{1,2}_{X,Y,Z}'', le troisième axe étant calculé comme le produit vectoriel des deux autres.+Only the first two orthotropic axes are computed using ''ORTHO_AX{1,2}_{X,Y,Z}'', the third one being computed as the cross product of the first two. 
 + 
 +===== TmElastOrthoHypoMaterial ===== 
 +:!: Metafor version >=3536 
 +=== Description === 
 +Linear thermoelastic orthotropic material with orthotropic thermal conduction law. 
 + 
 +Thermal conduction writes in the orthotropic frame 
 +$$ 
 +\boldsymbol{K}~\nabla T = \left[ 
 +  \begin{array}{c c c} 
 +     K_1 & 0 & 0 \\ 
 +     0 & K_2 & 0 \\ 
 +     0 & 0 & K_3  
 +  \end{array} 
 +\right] \nabla T, 
 +$$ 
 +where \boldsymbol{K} is the orthotropic conduction matrix (in material axes) and \nabla T is the temperature gradient. 
 + 
 +Linear thermoelasticity in the orthotropic frame writes 
 +$$ 
 +\boldsymbol{\sigma} = \boldsymbol{\sigma}_0 + \mathbb{H} : (\boldsymbol{\varepsilon} - \boldsymbol{\varepsilon}^{th}) =  \boldsymbol{\sigma}_0 + \mathbb{H} : (\boldsymbol{\varepsilon} - \boldsymbol{\alpha} \Delta T), 
 +$$ 
 +with stress tensor \boldsymbol{\sigma}, initial stress tensor \boldsymbol{\sigma}_0, Hooke's tensor \mathbb{H}, strain tensor (mechanical) \boldsymbol{\varepsilon}, and thermal strain tensor \boldsymbol{\varepsilon}^{th}, which is the product of the temperature variation \Delta T and the thermal expansion (symmetric) tensor \boldsymbol{\alpha}
 + 
 +Thermoelastic dissipation term \dot{W}^{te} is given by the general (anisotropic) relation 
 +$$ 
 +\dot{W}^{te} = -\eta_{te} \left(\sum_{i=1}^3 \sum_{j=1}^3 \mathbb{H}_{ijkl} \alpha_{kl} \right)T \frac{\dot{J}}{J}, 
 +$$ 
 +with fraction of heat dissipated thermoelastic energy \eta_{te} and determinant of the Jacobian matrix J
 + 
 +=== Parameters === 
 +^   Name                                                 Metafor Code      Dependency ^ 
 +| Density                              |   ''MASS_DENSITY''        ''TO/TM''   | 
 +| Young Modulus E_1                |  ''YOUNG_MODULUS_1''    ''TO/TM''   | 
 +| Young Modulus E_2                |  ''YOUNG_MODULUS_2''    ''TO/TM''   | 
 +| Young Modulus E_3                |  ''YOUNG_MODULUS_3''    ''TO/TM''   | 
 +| Poisson ratio \nu_{12}    |  ''POISSON_RATIO_12''  |  ''TO/TM''   | 
 +| Poisson ratio \nu_{13}    |  ''POISSON_RATIO_13''  |  ''TO/TM''   | 
 +| Poisson ratio \nu_{23}    |  ''POISSON_RATIO_23''  |  ''TO/TM''   | 
 +| Shear modulus G_{12}      |  ''SHEAR_MODULUS_12''  |  ''TO/TM''   | 
 +| Shear modulus G_{13}      |  ''SHEAR_MODULUS_13''  |  ''TO/TM''   | 
 +| Shear modulus G_{23}      |  ''SHEAR_MODULUS_23''  |  ''TO/TM''   | 
 +| Objectivity method  \\ (Jaumann = 0, GreenNaghdi = 1)  |    ''OBJECTIVITY''    |  -   | 
 +| Orthotropic axis                                    |    ''ORTHO_AX1_X''        -   | 
 +| Orthotropic axis                                    |    ''ORTHO_AX1_Y''        -   | 
 +| Orthotropic axis                                    |    ''ORTHO_AX1_Z''        -   | 
 +| Orthotropic axis                                    |    ''ORTHO_AX2_X''        -   | 
 +| Orthotropic axis                                    |    ''ORTHO_AX2_Y''        -   | 
 +| Orthotropic axis                                    |    ''ORTHO_AX2_Z''        -   | 
 +| Thermal Expansion \alpha_1                |  ''THERM_EXPANSION_1''    ''TO/TM''   | 
 +| Thermal Expansion \alpha_2                |  ''THERM_EXPANSION_2''    ''TO/TM''   | 
 +| Thermal Expansion \alpha_3                |  ''THERM_EXPANSION_3''    ''TO/TM''   | 
 +| Conductivity K_1                |  ''CONDUCTIVITY_1''    ''TO/TM''   | 
 +| Conductivity K_2                |  ''CONDUCTIVITY_2''    ''TO/TM''   | 
 +| Conductivity K_3                |  ''CONDUCTIVITY_3''    ''TO/TM''   | 
 +| Heat Capacity C_p                |  ''HEAT_CAPACITY''    ''TO/TM''   | 
 +| Dissipated thermoelastic power fraction \eta_e                ''DISSIP_TE''    -   | 
 +| Dissipated (visco)plastic power fraction (Taylor-Quinney factor)                |  ''DISSIP_TQ''    -   |
  
 ===== EpIsoHOrthoHypoMaterial ===== ===== EpIsoHOrthoHypoMaterial =====
Line 71: Line 129:
 === Description === === Description ===
  
-Matériau orthotrope élastoplastique à écrouissage isotrope.+Elastoplastic orthotropic material with isotropic hardening.
  
-La partie élastique est décrite par la même relation que le [[#orthoelasthypomaterial|matériau orthotrope élastique]]. +The elastic part follows the same relation as the [[#orthoelasthypomaterial|linear orthotropic material]]. 
-La limite d'élasticité obéitcomme dans le cas isotrope, à la relation+ 
 +As in the isotropic casethe yield stress verifies the constraint:
  
 $$ $$
Line 80: Line 139:
 $$ $$
  
-où \overline{\sigma} est une contrainte équivalente spécifique aux matériaux orthotropesVoir par exemple le [[doc:user:elements:volumes:isohard#comp1dirplasticcriterion|critère]] adapté aux composites à fibres longues.+where \overline{\sigma} is an equivalent stress, specific to orthotropic materialsSee for example the [[doc:user:elements:volumes:isohard#comp1dirplasticcriterion|criterion]] for long-fiber composites. 
  
-=== Paramètres ===+=== Parameters ===
  
-                      Nom                                 Code Metafor        +  Name                                                 Metafor Code     
-Densité                                                ''MASS_DENSITY''       | +Density                                                ''MASS_DENSITY''       | 
-Module de Young E_1                |  ''YOUNG_MODULUS_1''   | +| Young Modulus E_1                |  ''YOUNG_MODULUS_1''   | 
-Module de Young E_2                |  ''YOUNG_MODULUS_2''   | +| Young Modulus E_2                |  ''YOUNG_MODULUS_2''   | 
-Module de Young E_3                |  ''YOUNG_MODULUS_3''   | +| Young Modulus E_3                |  ''YOUNG_MODULUS_3''   | 
-Coefficient de Poisson \nu_{12}    ''POISSON_RATIO_12'' +| Poisson ratio \nu_{12}    ''POISSON_RATIO_12'' 
-Coefficient de Poisson \nu_{13}    |  ''POISSON_RATIO_13'' +| Poisson ratio \nu_{13}    |  ''POISSON_RATIO_13'' 
-Coefficient de Poisson \nu_{23}    |  ''POISSON_RATIO_23'' +| Poisson ratio \nu_{23}    |  ''POISSON_RATIO_23'' 
-Module de cisaillement G_{12}      |  ''SHEAR_MODULUS_12'' +Shear modulus G_{12}      |  ''SHEAR_MODULUS_12'' 
-Module de cisaillement G_{13}      |  ''SHEAR_MODULUS_13'' +Shear modulus G_{13}      |  ''SHEAR_MODULUS_13'' 
-Module de cisaillement G_{23}      |  ''SHEAR_MODULUS_23'' +Shear modulus G_{23}      |  ''SHEAR_MODULUS_23'' 
-Numéro de la loi définissant la contrainte limite \sigma_{yield}    |      ''YIELD_NUM''       | +Number of the material law which defines the yield stress \sigma_{yield}    |      ''YIELD_NUM''       | 
-Numéro du critère de plasticité                      | ''PLASTICCRITERION_NUM''+Number of the plastic criterion                     | ''PLASTICCRITERION_NUM''
-Méthode d'objectivité \\ (Jaumann = 0, GreenNaghdi = 1)|    ''OBJECTIVITY''       | +Objectivity method \\ (Jaumann = 0, GreenNaghdi = 1)|    ''OBJECTIVITY''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX1_X''       | +Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX1_X''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX1_Y''       | +Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX1_Y''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX1_Z''       | +Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX1_Z''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX2_X''       | +Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX2_X''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX2_Y''       | +Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX2_Y''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX2_Z''       |+Orthotropic axis                                    |    ''ORTHO_AX2_Z''       | 
 + 
 +===== TmEpIsoHOrthoHypoMaterial ===== 
 +:!: Metafor version >=3536 
 +=== Description === 
 +Thermomechanical elastoplastic orthotropic material with isotropic hardening. The thermal part of the law is similar to the one of the [[#orthoelasthypomaterial|linear thermoelastic orthotropic material]]. 
 + 
 +=== Parameters === 
 +^   Name                                                 Metafor Code      Dependency ^ 
 +| Density                              |   ''MASS_DENSITY''        ''TO/TM''   | 
 +| Young Modulus E_1                |  ''YOUNG_MODULUS_1''    ''TO/TM''   | 
 +| Young Modulus E_2                |  ''YOUNG_MODULUS_2''    ''TO/TM''   | 
 +| Young Modulus E_3                |  ''YOUNG_MODULUS_3''    ''TO/TM''   | 
 +| Poisson ratio \nu_{12}    |  ''POISSON_RATIO_12''  |  ''TO/TM''   | 
 +| Poisson ratio \nu_{13}    |  ''POISSON_RATIO_13''  |  ''TO/TM''   | 
 +| Poisson ratio \nu_{23}    |  ''POISSON_RATIO_23''  |  ''TO/TM''   | 
 +| Shear modulus G_{12}      |  ''SHEAR_MODULUS_12''  |  ''TO/TM''   | 
 +| Shear modulus G_{13}      |  ''SHEAR_MODULUS_13''  |  ''TO/TM''   | 
 +| Shear modulus G_{23}      |  ''SHEAR_MODULUS_23''  |  ''TO/TM''   | 
 +| Number of the material law which defines the yield stress \sigma_{yield}    |      ''YIELD_NUM''        -   | 
 +| Number of the plastic criterion                     | ''PLASTICCRITERION_NUM'' |  -   | 
 +| Objectivity method  \\ (Jaumann = 0, GreenNaghdi = 1)  |    ''OBJECTIVITY''    |  -   | 
 +| Orthotropic axis                                    |    ''ORTHO_AX1_X''        -   | 
 +| Orthotropic axis                                    |    ''ORTHO_AX1_Y''        -   | 
 +| Orthotropic axis                                    |    ''ORTHO_AX1_Z''        -   | 
 +| Orthotropic axis                                    |    ''ORTHO_AX2_X''        -   | 
 +| Orthotropic axis                                    |    ''ORTHO_AX2_Y''        -   | 
 +| Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX2_Z''       |  -   | 
 +| Thermal Expansion \alpha_1                |  ''THERM_EXPANSION_1''    ''TO/TM''   | 
 +| Thermal Expansion \alpha_2                |  ''THERM_EXPANSION_2''    ''TO/TM''   | 
 +| Thermal Expansion \alpha_3                |  ''THERM_EXPANSION_3''    ''TO/TM''   | 
 +| Conductivity K_1                |  ''CONDUCTIVITY_1''    ''TO/TM''   | 
 +| Conductivity K_2                |  ''CONDUCTIVITY_2''    ''TO/TM''   | 
 +| Conductivity K_3                |  ''CONDUCTIVITY_3''    ''TO/TM''   | 
 +| Heat Capacity C_p                |  ''HEAT_CAPACITY''    ''TO/TM''   | 
 +| Dissipated thermoelastic power fraction \eta_e                ''DISSIP_TE''    -   | 
 +| Dissipated (visco)plastic power fraction (Taylor-Quinney factor)                |  ''DISSIP_TQ''    -   |
 ===== DamageEpIsoHOrthoHypoMaterial ===== ===== DamageEpIsoHOrthoHypoMaterial =====
  
 === Description === === Description ===
  
-Matériau orthotrope élastoplastique à écrouissage isotrope avec endommagement.+Elastoplastic orthotropic material with isotropic hardening and damage. 
 + 
 +The elastoplastic part has the same characteristics as the [[#episohorthohypomaterial|elastoplastic orthotropic material]]
  
-La partie élastoplastique les mêmes caractéristiques que le matériau [[#episohorthohypomaterial|orthotrope élastoplastique]] de base. L'endommagement consiste en un adoucissement du matériau caractérisé par une ou plusieurs variables d_{ij} dont la valeur est comprise entre et 1. Typiquementun module E_i d'une loi sans endommagement deviendra (1-d_i)\,E_i dans la loi avec endommagementmais ce n'est pas systématiqueLa façon dont l'endommagement est introduit dépend de la loi définie par le paramètre ''DAMAGE_NUM''Pour un exemple, voir la [[doc:user:elements:volumes:continuousdamage#wovencompositedamage|loi de base]].+The damage part consists in material softening governed by one or several damage variables d_{ij}, whose value is included between and 1. Typicallya modulus equal to E_i before damage becomes (1-d_i)\,E_i once damage appearsbut not alwaysThe way damage is induced depends on the law defined by the parameter ''DAMAGE_NUM''See for example the [[doc:user:elements:volumes:ortho_continuousdamage|basic laws]]
  
-=== Paramètres ===+=== Parameters ===
  
-                      Nom                                 Code Metafor        +  Name                                                 Metafor Code     
-Densité                                                ''MASS_DENSITY''       | +Density                                                ''MASS_DENSITY''       | 
-Module de Young E_1                |  ''YOUNG_MODULUS_1''   | +| Young Modulus E_1                |  ''YOUNG_MODULUS_1''   | 
-Module de Young E_2                |  ''YOUNG_MODULUS_2''   | +| Young Modulus E_2                |  ''YOUNG_MODULUS_2''   | 
-Module de Young E_3                |  ''YOUNG_MODULUS_3''   | +| Young Modulus E_3                |  ''YOUNG_MODULUS_3''   | 
-Coefficient de Poisson \nu_{12}    |  ''POISSON_RATIO_12'' +| Poisson ratio \nu_{12}    |  ''POISSON_RATIO_12'' 
-Coefficient de Poisson \nu_{13}    |  ''POISSON_RATIO_13'' +| Poisson ratio \nu_{13}    |  ''POISSON_RATIO_13'' 
-Coefficient de Poisson \nu_{23}    |  ''POISSON_RATIO_23'' +| Poisson ratio \nu_{23}    |  ''POISSON_RATIO_23'' 
-Module de cisaillement G_{12}      |  ''SHEAR_MODULUS_12'' +Shear modulus G_{12}      |  ''SHEAR_MODULUS_12'' 
-Module de cisaillement G_{13}      |  ''SHEAR_MODULUS_13'' +Shear modulus G_{13}      |  ''SHEAR_MODULUS_13'' 
-Module de cisaillement G_{23}      |  ''SHEAR_MODULUS_23'' +Shear modulus G_{23}      |  ''SHEAR_MODULUS_23'' 
-Numéro de la loi définissant la contrainte limite \sigma_{yield}    |      ''YIELD_NUM''       | +Number of the material law which defines the yield stress \sigma_{yield}    |      ''YIELD_NUM''       | 
-Numéro du critère de plasticité                      |  ''PLASTICCRITERION_NUM'' +Number of the plastic criterion                     |  ''PLASTICCRITERION_NUM'' 
-Numéro de la loi d'endommagement                     |  ''DAMAGE_NUM''          | +Number of the damage law                            |  ''DAMAGE_NUM''          | 
-Valeur maximale des variables d'endommagement (rupture |  ''DAMAGE_MAX''          | +Maximal value of damage variables (failure        |  ''DAMAGE_MAX''          | 
-Méthode d'objectivité \\ (Jaumann = 0, GreenNaghdi = 1)|    ''OBJECTIVITY''       | +Objectivity method \\ (Jaumann = 0, GreenNaghdi = 1)|    ''OBJECTIVITY''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX1_X''       | +Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX1_X''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX1_Y''       | +Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX1_Y''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX1_Z''       | +Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX1_Z''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX2_X''       | +Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX2_X''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX2_Y''       | +Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX2_Y''       | 
-Axe d'orthotropie                                       ''ORTHO_AX2_Z''       |+Orthotropic axis                                       ''ORTHO_AX2_Z''       |
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