基于等值高程壳有限元的纺织布料纤维角塑性模型

本文提出了一种用于纺织布料的剪切弹塑性模型，置于Duong等人（2023）提出的各向异性Kirchhoff-Love壳的弯曲嵌入纤维理论框架内。该塑性模型旨在捕捉纺织复合材料在大变形过程中纤维族之间旋转内层摩擦滑动效应。此类效应在干性纺织布料（如织物和非压接布料）中通常占主导地位。该模型明确使用纤维族之间的相对角度作为运动学的应变度量。塑性模型直接基于面积不变量进行形式化，无需厚度积分。鼓励从框架试验中观察到的实验现象，我们提出一种带有各向同性硬化和简单演化方程的屈服函数。采用经典返回映射算法，在Duong等人（2022）提出的等值高程有限壳元素公式中求解弹塑问题。通过框架试验的解析解验证了实现的正确性。该提议的塑性模型从框架试验中标定，然后通过偏拔伸展试验验证，考虑文献中不同样本的可用实验数据。模型预测与实验数据之间获得良好一致性。最后，演示了该弹塑性模型适用于三维壳问题的可行性。