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複合材料的失效的形式有纖維拉伸失效、纖維受壓屈曲失效、母材失效、纖維於母材脫膠、層間的剝離失效等等。

圖 1：複合材料失效形式[Alvarez 1998]

Radioss 中除了在材料卡片比如 LAW25 中有簡單的失效可以定義，還有用 /FAIL 卡片專門的定義了一下通常用到的複合材料的失效模型：

/FAIL/CHANG

/FAIL/HASHIN (常用於模擬纖維失效)

/FAIL/PUCK (常用於模擬母材失效)

/FAIL/LAD_DAMA (常用於模擬層間剝離失效)

在 LAW25 中也可以定義一些失效。

圖 2 LAW25 卡片中的失效參數

一種是紅色區域的使用 εt，εm，εf 來描述脆性的拉伸失效。即在材料彈性階段。當拉伸的應變超過 εt 後。材料進入線性軟化，當達到 εm 時材料失效（不再能夠承受任何載荷）。失效之後單元是否刪除可以用 εf 來控制。纖維的拉伸或壓縮失效通常是在彈性階段發生的，可以用這種方式描述。

圖 3 LAW25中的脆性失效定義

還有一種是綠色區域的使用塑性變形能 Wp 來描述複合材料的失效。即複合材料進入塑性之後，通過塑性能來判斷失效。LAW25 中既可以定義一個全域的最大塑性變形能 ，也可以分別定義各個方向上的最大塑性變形能。

圖 4 LAW25中的塑性應變能失效定義

那麼最大塑性變形能如何得到？這可以通過下面的拉伸和壓縮試驗，得到上圖中的應力應變圖，進而標定相應的失效時的應力應變圖中的面積即為各個方向最大的塑性變形能。

這種形式的失效時描述屈服以後的塑性階段的失效，比如纖維剪切失效可以用這種方式描述。

圖 5 LAW25中塑性應變能參數的試驗確定方法

另一種是藍色區域使用的 γini，γmax 來描述複合材料的簡單的基於應變的剝離失效（這與下面的失效模型 /FAIL/LAD_DAMA 使用能量的剝離失效不同）。這裡用複合材料平面外（也就複合材料厚度方向）的剪切應變來描述剝離失效。

圖 6 LAW25中剝離失效定義

當應變 γ 達到 γini 時，複合材料開始剝離失效，當應變達到 γmax 時，複合材料完全剝離失效。這種剝離失效的參數可以通過一系列的剝離失效試驗，比如 DCB 試驗確定（以及 ENF，MMB 試驗驗證）。

除了在複合材料模型 LAW25 中定義失效，還可以使用專門的複合材料失效模型。這些複合材料失效模型是和複合材料模型（主要是 LAW25 ）結合起來一起用的（比如下圖所示通過 ID 號來連接），此時上面講述的 LAW25 卡片內部的失效設置就不必要了。

圖 7 失效卡片/FAIL與材料卡片/MAT聯合使用

相對於 LAW25 內部的失效設置，使用複合材料失效卡片設置可以更加全面的考慮不同的複合材料失效的方式，而且可以考慮失效時的穩定性，不會如 LAW25 中一樣單元由於達到失效準則後單元刪除有可能導致複合材料單元的飛散。

在 Radioss 中 CHANG 失效模型僅用於殼單元的單一纖維方向的複合材料的失效。通常於 Law25 一起使用。

在 CHANG 失效模型中，需要輸入的複合材料強度。

那麼這些強度值是從對複合材料不同方向的拉伸和壓縮試驗中取得。如下圖所示：

圖 8 CHANG複合材料失效參數從不同的拉伸壓縮試驗取得

β 是剪切的比例，從上面表格中可以看出在纖維拉伸失效和母材拉伸失效時有用到，這個參數需要在材料卡片校驗validation時調節以匹配實際的試驗資料。

在 HASHIN 失效模型中我們最初是考慮了兩種失效。一種是纖維失效模式，也就是說複合材料的失效是纖維的拉伸失效或壓縮時的屈曲失效。在 /FAIL/HASHIN 中的纖維拉/剪模式（Tensile/shear fiber mode），纖維壓縮模式（compression fiber mode）以及擠壓模式（crush mode）都是屬於纖維失效模式。如果方向1是纖維方向，那麼失效面如果在23平面的就是纖維失效模式形成的（下圖左邊）。

還有一種是母材失效模式，也就是說複合材料的失效時由於母材以及母材與纖維之間的失效而引起的。母材剪切失效和母材剝離失效（delamination）都是屬於母材失效模式。通常與纖維方向（方向1）平行的失效面是由母材失效模式形成的（下圖右邊）。

圖 9 在單方向複合材料的纖維失效模式和母材失效模式[1]

在 Radioss 中用 HASHIN 模型可以考慮單方向纖維加勁的複合材料模型（Uni-directional lamina model）和兩個方向纖維加勁的複合材料模型（Fabric lamina model）。他們的計算方法如下表：

這裡注意的表示方法，它表示僅取正值，即: 

圖 10 HASHIN失效模型卡片

圖 11 HASHIN失效卡片中需要的強度參數

▶ 材料擠壓強度(Crush strength)以及纖維剪切強度 可以從准靜態衝擊剪切試驗Quasi-static punch shear test (QS-PST) [6]中得到，在這個QS-PST試驗中的跨沖比(span to punch ratio) 是SPR=Ds/Dp， 當SPR=0時得到的是擠壓強度，而SPR=1.1時得到是纖維剪切強度。