S. E. Asanidze, D. D. Ozhgibesova, V.O. Shtegman, D.M. Zaynullina, A. I. Borovkov, and V. V. Kozin
A COMPUTATIONALLY EFFICIENT TECHNIQUE FOR SIMULATING FATIGUE DEGRADATION OF FIBER-REINFORCED POLYMER COMPOSITES
DOI: 10.17804/2410-9908.2026.4.021-034 This study addresses the simulation of fatigue degradation in fiber-reinforced polymer composites (FRPCs) under cyclic loading. A phenomenological model by M. Shokrieh and L. Lessard is used, incorporating both gradual and sudden failure modes through strength and stiffness degradation. A novel cycle accumulation strategy is proposed, where the number of elapsed cycles is defined as an exponential function of calculation time. The model is implemented as a user-defined UMAT subroutine in LS-DYNA. Verification and validation were performed against experimental data. The proposed approach significantly reduces calculation time and output data volume without compromising accuracy.
Keywords: composite materials, fatigue, strength degradation, stiffness degradation, LS-DYNA, UMAT, user-defined material models
С. Э. Асанидзе, Д. Д. Ожгибесова, В.О. Штегман, Д.М. Зайнуллина, А. И. Боровков, В. В. Козин
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНО ЭФФЕКТИВНАЯ МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ УСТАЛОСТНОЙ ДЕГРАДАЦИИ ВОЛОКНИСТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
В работе рассматривается задача моделирования усталостной деградации механических свойств волокнистых полимерных композиционных материалов (ВПКМ) при циклическом нагружении. В основу положена феноменологическая модель M. Shokrieh и L. Lessard, описывающая постепенное и внезапное разрушение с учетом деградации прочности и жесткости. Предложен новый способ накопления циклов, при котором число пройденных циклов задается как экспоненциальная функция времени расчета. Модель реализована в виде пользовательской подпрограммы UMAT в LS-DYNA. Проведены верификация и валидация модели на основе экспериментальных данных. Предложенный подход позволяет значительно снизить время расчета и объем выходных данных без потери точности.
Ключевые слова: композиционные материалы, усталость, деградация прочности, деградация жесткости, LS-DYNA, UMAT, пользовательские модели материалов 
Библиографическая ссылка на статью
A Computationally Efficient Technique for Simulating Fatigue Degradation of Fiber-Reinforced Polymer Composites / S. E. Asanidze, D. D. Ozhgibesova, V.O. Shtegman, D.M. Zaynullina, A. I. Borovkov, and V. V. Kozin // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. -
2026. - Iss. 4. - P. 21-34. - DOI: 10.17804/2410-9908.2026.4.021-034. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2026-4/2026-4_544.html (accessed: 26.09.2026).
|
