L'opzione ANISO di plasticità anisotropa è l'unica utilizzabile per il calcolo di materiali compositi costituiti da strati ortotropi in campo elastico. Consente, infatti, la possibilità di trattare materiali con caratteristica sforzi-deformazioni diverse nelle tre direzioni principali e che abbiano un comportamento diverso a trazione e compressione. Presenta però lo svantaggio di non poter essere usata per carichi ciclici o per storie di carico fortemente nonproporzionali. Per ogni direzione si può assegnare una legge bilineare in cui sforzi di snervamento e rigidezze tangenti non sono tra loro indipendenti. La pendenza del primo tratto di curva, la cui fine è identificata tramite un criterio di Von Mises modificato che è in pratica un'estensione del criterio di Hill, è data dal modulo elastico, mentre il secondo tratto, che inizia al livello stabilito con la prima costante per lo snervamento, prosegue con pendenza uguale alla rigidezza tangente assegnata con la seconda costante.
Viceversa l'opzione USER consente all'utente di introdurre il criterio di plasticità voluto attraverso delle subroutines FORTRAN programmabili, messe a disposizione dall'ANSYS, le quali vengono linkate al programma principale. Attraverso queste si possono introdurre i valori dei parametri caratteristici di tale criterio. La userpl [Mèili, 1996] viene utilizzata attraverso l'opzione USER nel comando TB:

TB,USER,ntb,NC

dove:
ntb = set di parametri plastici;
NC = numero di parametri plastici da fornire alla userpl;

Entrambe vengono scritte in un file denominato user.f posto nella directory /usr/ansys53/source, che viene compilato e successivamente linkato al programma principale.
La possibilità di poter scegliere una diversa legge di plasticità conferisce una notevole flessibilità al programma, ma, unitamente a ciò, questo produce, contemporaneamente, una certa limitazione del raggio d'azione del campo di lavoro della subroutine. Altresì problematico può spesso risultare il collegamento con il resto del programma principale.
L'ANSYS simula un comportamento nonlineare tra sforzi e deformazioni ponendo il limite di snervamento pari a quello di proporzionalità, a partire dal quale si innescano le deformazioni permanenti, al carico di proporzionalità. Poiché lo stato di sforzo e quello di deformazione sono dipendenti dal percorso di carico seguito, sarà necessario assegnare i carichi in maniera incrementale. Dovranno così essere forniti, in base al presunto comportamento del materiale [ANSYS, Vol.II], il numero di passi (NSTEP), il numero di sottopassi (NSUBST). Questo perché le opzioni di calcolo di ampiezza del passo (AUTOTS) e di più efficiente ricerca del minimo (LNSRCH, PRED) agiscono solo a posteriori rispetto al calcolo relativo al passo di carico in esame.

Figura III.10. Fitting dei dati

Particolare importanza ha rivestito la scelta della curva di plasticizzazione del materiale. I dati a nostra disposizione si riferiscono ad una serie di prove di trazione su provini angle-ply con orientazione diversa (10°, 30°, 45°, 75°, 90°). Tali curve di deformazione totale sono state depurate della componente elastica, mettendo così in evidenza la sola componente di deformazione plastica.
Si è visto come l'andamento di tali fosse tale da poter essere descritto tramite un'espressione del tipo:

La scelta dei valori di A ed n viene effettuata attraverso un'operazione di fitting sui dati sperimentali a diverse orientazioni. I valori introdotti nella curva di incrudimento sono A=9,56E+08 ed n=0,25. Si è notato come utilizzando solo le serie a 10°, 30° e 45°, il fitting di tali curve portasse ad una curva più bassa con la nascita della plasticizzazione anticipata e superiore a quella che si verificava in realtà.

Figura III.13. Variazione della rigidezza al crescere del danneggiamento.

Riguardo le nuove caratteristiche da fornire all'elemento danneggiato, si è costruita un'apposita tabella in cui sono stati riportati 81 materiali con caratteristiche corrispondenti alle diverse combinazioni di danneggiamento. Il tipo di elemento utilizzato è il SOLID45, elemento brick con otto nodi: in ciascuno di essi può verificarsi una rottura di matrice e/o di fibra. In riferimento allo stato di danneggiamento i materiali sono stati numerati in modo tale che la cifra che esprime le decine sia pari al numero di rotture di fibre, mentre l'unità rappresenti il numero di nodi in cui si è avuta rottura di matrice. In tal modo il materiale 53 rappresenta le caratteristiche di un elemento ai cui nodi si sono avute complessivamente 5 rotture di fibre e 3 di matrice. Il materiale integro sarebbe così rappresentato dal numero 00, ma, poiché il software ANSYS non accetta tale valore si è ad esso fornito il valore di 100.

Per la risoluzione dei diversi sistemi di equazioni differenziali si è utilizzato il software SIMULINK. SIMULINK è un acronimo delle parole Simulation e Link (Simulazione e Collegamento), utilizzato appunto per riprodurre e simulare una serie diversa di operazioni. Questi non è un pacchetto software, ma un toolbox di MATLAB, di cui sfrutta le capacità di calcolo. Esso è stato progettato per funzionare in ambiente grafico WINDOWS, per cui il modo migliore per costruire i modelli è quello di disegnarli. Questo rende SIMULINK facilmente utilizzabile indipendentemente dalla conoscenza di MATLAB. In esso esiste un'ampia gamma di blocchi funzionali predefiniti (oltre i quali è possibile crearne degli altri), cosicché la quasi totalità dei progetti può essere realizzata tramite un'opportuna interconnessione di tali blocchi.
La diversa tipologia dei processi risolvibili richiede dei metodi di risoluzione numerica appropriati, i quali, oltremodo, ottimizzano l'onere computazionale. Questi metodi sono:

Ricordiamo che un sistema di equazioni differenziali è definito come stiff quando i modi di evoluzione presentano costanti di tempo molto diverse fra loro. Questo si nota subito analizzando i valori dei coefficienti dell'equazione differenziale di partenza. Viceversa è definito come smooth quando la funzione soluzione e la sua derivata prima risultano essere continue ad intervalli, tranne che in un numero finito di punti in cui sono discontinue.

Le grandezze caratteristiche della prova sperimentale da introdurre in ingresso (icone con contorno magenta ombreggiate) sono:

Le grandezze restituite in uscita (icone con contorno rosso ombreggiate), di cui, al procedere della simulazione, è possibile visualizzarne l'andamento temporale per poi confrontarne l'andamento con i risultati sperimentali, sono:

Altre grandezze di interesse che è possibile visualizzare, ma di cui non si possiede un andamento sperimentale noto, sono:

Essendo il sistema di equazioni differenziali un sistema di tipo stiff, il metodo di integrazione utilizzato risulta essere quello di Adams/Gear.