エアバッグ繊維材料

エアバッグ材料として使われていた非線形異方性材料LAW58。

材料は、横糸方向と縦糸方向での額縁試験、2軸引張試験、および単軸引張試験によってテストおよび検証する必要があります。

額縁試験は、せん断での繊維材料の挙動を特定します。

異方性の角度（単位：度）の関数としてのせん断応力は、額縁試験からの力-変位曲線から抽出され、材料LAW58の入力曲線として使用されなければなりません。(1)

τ = \frac{F}{2 \cdot t \cdot L \cdot \sin (\frac{π}{4} + \frac{α}{2})}

ここで、

$α = (\frac{π}{2}) - 2 \cdot \arccos (\frac{1}{\sqrt{2}} - \frac{D}{L})$ および $D$: 試験体の上部角の縦方向変位
$L$: 試験体の側面の長さ
$F$: 測定された力
$t$: 布の厚さ

周期載荷および除荷額縁試験は、剪断の載荷および除荷曲線を抽出するために行うことができます。曲線は、LAW58材料で入力として直接使用できます。この曲線は、異方性の角度（単位：度）の負および正の両方の値について指定される必要があります。

2軸試験は、横糸方向と縦糸方向のLAW58の剛性を特定します。

横糸方向と縦糸方向の力-変位曲線は、試験体の寸法と板厚を用いて応力-ひずみ曲線に再計算されることが可能です。コーナー境界効果のため、入力曲線の微細なスケーリングやその他の調整が必要な場合もあります。

織られた横糸および縦糸繊維がまっすぐになる前に、単軸試験データを用いてLAW58の初期繊維剛性を検証することが可能です。このフェーズの間、繊維は通常、より柔らかです。ひずみ矯正パラメータS₁およびS₂は、繊維がまっすぐな際にひずみはいつかを定義します。Flex₁およびFlex₂は、繊維がまっすぐではない間の横糸および縦糸曲線の剛性を低減するスケーリング係数です。多くの場合、フェーズは非常に短く、S₁=S₂=1e-03を定義することによって無視され得ます。

Flex₁およびFlex₂パラメータもまた、圧縮での横糸および縦糸方向の繊維剛性をスケールダウンするために使用されます。デフォルトでは、Flex₁=Flex₂=Flex=0.01です。

0、90および45度繊維方向の短軸試験データは、額縁試験と2軸試験を使って検証されたエアバッグ繊維LAW58材料データのダブルチェックに使用できます。

エアバッグのテザーは通常、単軸引張で載荷されます。単軸引張試験は、これらの材料に対して実行および検証する必要があります。45度方向の試験体の検証も、これらに材料については重要です。

LAW58材料は、周期載荷にヒステリシス効果を含む場合があります。載荷および除荷についての応力-ひずみ曲線は、周期2軸引張試験から抽出されなければなりません。

載荷および除荷オプションを伴う汎用LAW58材料（単位： kg、mm、ms）

#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|
/MAT/LAW58/2
Altair test fabric law58
#              RHO_I               RHO_O
                 8E-7                   0
#                 E1                  B1                  E2                  B2                FLEX
                0.380                   0               0.380                   0                1.0
#                 G0                  GT              AlphaT0                 Gsh           sens_ID
              0.0035              0.0055               7.175                                       1
#                 Df                  Ds               Gfrot                              ZEROSTRESS
                    0                   0                   0                                       1
#       N1        N2                  S1                  S2
          1         1                   0                   0
#    Dir 1
       500                1.00
#    Dir 2
       501                1.00
#    Dir12
       502                1.00
#  FCT_ID4   FCT_ID5             Fscale4             Fscale5   FCT_ID6             Fscale6
       600       600                   1                   1       502                   1
/FUNCT/500
stress-strain curve dir 1
#                  X                   Y
0.0000000000e+000                    0
1.0000000000e-002    2.9343543750e-003
2.0000000000e-002    5.2630337500e-003
3.0000000000e-002    6.9235412500e-003
4.0000000000e-002    8.4176677083e-003
5.0000000000e-002    1.0120216458e-002
6.0000000000e-002    1.2102790000e-002
7.0000000000e-002    1.4219608542e-002
8.0000000000e-002    1.6595997708e-002
9.0000000000e-002    1.9202795833e-002
1.0000000000e-001    2.2040856250e-002
1.1000000000e-001    2.5270391667e-002
1.2000000000e-001    2.8711702083e-002
1.3000000000e-001    3.2558656250e-002
1.4000000000e-001    3.6676625000e-002
1.5000000000e-001    4.1031145833e-002
1.6000000000e-001    4.5697987500e-002
/FUNCT/600
unloading stress-strain curve dir 1, 2
#                  X                   Y
0.0000000000e+000    0.0000000000e+000
2.0000000000e-002    5.0000000000e-004
4.0000000000e-002    1.0000000000e-003
6.0000000000e-002    2.0000000000e-003
8.0000000000e-002    5.0000000000e-003
1.0000000000e-001    1.0000000000e-002
1.2000000000e-001    3.0000000000e-002
1.4000000000e-001    7.0000000000e-002
#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|
/FUNCT/501
stress-strain curve dir 2
#                  X                   Y
0.0000000000e+000                    0
1.0000000000e-002    3.7475658333e-003
2.0000000000e-002    6.4746864583e-003
3.0000000000e-002    8.6433156250e-003
4.0000000000e-002    1.0769805833e-002
5.0000000000e-002    1.2923027083e-002
6.0000000000e-002    1.5325416250e-002
7.0000000000e-002    1.8090380208e-002
8.0000000000e-002    2.1231860417e-002
9.0000000000e-002    2.4870956250e-002
1.0000000000e-001    2.8884937500e-002
1.1000000000e-001    3.3246235417e-002
1.2000000000e-001    3.8027027083e-002
1.3000000000e-001    4.3127925000e-002
1.4000000000e-001    4.8519200000e-002
1.5000000000e-001    5.4217816667e-002
1.6000000000e-001    6.0077625000e-002
#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|
/FUNCT/502
stress-strain curve dir 12
#                  X                   Y
-1.8803485061e+001    -1.5770466522e-003
-1.8097254117e+001    -1.5114614261e-003
-1.7387852291e+001    -1.4413505922e-003
-1.6675208927e+001    -1.3674267252e-003
-1.5959251230e+001    -1.2915012899e-003
-1.5239904181e+001    -1.2138769816e-003
-1.4517090425e+001    -1.1332172636e-003
-1.3790730171e+001    -1.0497187778e-003
-1.3060741077e+001    -9.6747019039e-004
-1.2327038129e+001    -8.8635494868e-004
-1.1589533515e+001    -8.0307143684e-004
-1.0848136486e+001    -7.1778894110e-004
-1.0102753220e+001    -6.4282044814e-004
-9.3532866620e+000    -5.8468504129e-004
-8.5996363643e+000    -5.2563223081e-004
-7.8416983143e+000    -4.6541585980e-004
-7.0793647491e+000    -4.0614312591e-004
-6.3125239587e+000    -3.6168074948e-004
-5.5410600764e+000    -3.1690734331e-004
-4.7648528535e+000    -2.7145205177e-004
-3.9837774194e+000    -2.2537031107e-004
-3.1977040240e+000    -1.8050370403e-004
-2.4064977614e+000    -1.3620800862e-004
-1.6100182740e+000    -9.1442121733e-005
-8.0811943303e-001    -4.6243379765e-005
                0                    0
8.0811943303e-001    4.6243379765e-005
1.6100182740e+000    9.1442121733e-005
2.4064977614e+000    1.3620800862e-004
3.1977040240e+000    1.8050370403e-004
3.9837774194e+000    2.2537031107e-004
4.7648528535e+000    2.7145205177e-004
5.5410600764e+000    3.1690734331e-004
6.3125239587e+000    3.6168074948e-004
7.0793647491e+000    4.0614312591e-004
7.8416983143e+000    4.6541585980e-004
8.5996363643e+000    5.2563223081e-004
9.3532866620e+000    5.8468504129e-004
1.0102753220e+001    6.4282044814e-004
1.0848136486e+001    7.1778894110e-004
1.1589533515e+001    8.0307143684e-004
1.2327038129e+001    8.8635494868e-004
1.3060741077e+001    9.6747019039e-004
1.3790730171e+001    1.0497187778e-003
1.4517090425e+001    1.1332172636e-003
1.5239904181e+001    1.2138769816e-003
1.5959251230e+001    1.2915012899e-003
1.6675208927e+001    1.3674267252e-003
1.7387852291e+001    1.4413505922e-003
1.8097254117e+001    1.5114614261e-003
1.8803485061e+001    1.5770466522e-003
#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|

LAW58の入力曲線は単調に増加していなくてはなりません。横糸方向と縦糸方向の応力-ひずみ曲線は、ひずみ0および正のひずみにおける2つの交差ポイントを有するはずです。せん断応力vs異方性の角度曲線は、角度0、1つの正の角度、1つの負の角度における3つの交差ポイントを有するはずです。すべての載荷および除荷曲線が指定されなければなりません。

材料パラメータZEROSTRESSは1に設定する必要があり、参照形状のアクティブ化のために材料LAW58定義でセンサーを使用する必要があります。これは、/MONVOL/FVMBAG1で1つ目のインジェクターの起動に使用されるのと同じセンサーでなければなりません。

エアバッグ繊維用のプロパティカード

プロパティ/PROP/TYPE16 (SH_FABR)は、LAW58と共に使用する必要があります。

三角形要素のエアバッグの場合のLAW58で使用される一般的な/PROP カード（kg、mm、ms）

#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|
/PROP/TYPE16/1
Shell
#   Ishell    Ismstr     Ish3n
         4         4         2
#                 hm                  hf                  hr                  dm                  dn
                   0                   0                   0                   0                   0
#        N   Istrain               Thick              Ashear              Ithick     Iplas
         1         0                 0.3                   0                   0         0
#                 Vx                  Vy                  Vz       Isk      Ipos
                   1                   0                   0         0         0
#                Phi               Alpha               Thick                   Z       Mat
                   0                   0                 0.3                   0         1 
#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|

繊維については、曲げ剛性はありません。したがって、エアバッグ繊維プロパティには膜の定式化N=1が使用される必要があります。エアバッグは三角形要素でI_shell=4、I_smstr=4、I_sh3n=2のプロパティオプションと共にメッシュ化されなければなりません。

4節点シェルは、バージョン2021.2から使用可能です。この場合、I_shell=12, I_smstr=4 を使用する必要があります。

/PROP/TYPE16 (SH_FABR)プロパティでは、繊維材料は各層について定義されます。これは、/PARTカード定義で使用されるのと厳密に同じ材料である必要があります。

初期材料方向は、全体V_x、V_y、V_sベクトルを指定することで決定されます。ベクトルは、エアバッグの参照形状の各要素に投影され、続いて角度Phiによって回転されます。これにより、1つ目の材料方向が決まります。2つ目の材料方向はデフォルトでは、1つ目の方向と垂直、もしくはAlpha入力を使って指定されます。

注: アワグラス係数および減衰係数のデフォルトパラメータh_m、h_f、h_r、d_m、d_nは、エアバッグの折りたたみの質が良い場合は適切に機能します。