结构力学模块

新 App:粘弹性结构阻尼器

粘弹性阻尼器常用于高层结构的抗振动保护。粘弹性结构阻尼器 App 可以对典型的粘弹性阻尼器进行时域和频域分析。这个 App 的目的是计算和分析阻尼器的重要参数,比如一个指定材料模型的迟滞回线,损耗和储能模量。此外,当您对粘弹性材料参数使用两个不同设置时,这个应用程序为阻尼器性能提供了一个直观的比较。

您可以改变粘弹性分支的数目及其相应的材料参数,以及所施加载荷的大小和相位。这个 App 可用于研究一段频率范围内的阻尼器,或者阻尼器随时间变化的相关问题。

粘弹性结构阻尼器 App 的用户界面,显示了孔 1 在 Z 方向上的迟滞曲线。 粘弹性结构阻尼器 App 的用户界面,显示了孔 1 在 Z 方向上的迟滞曲线。

粘弹性结构阻尼器 App 的用户界面,显示了孔 1 在 Z 方向上的迟滞曲线。

新 App:梁截面计算

这个梁截面计算器 App 能应用于评估横截面数据,适用于通用的美国和欧洲标准梁。计算得到的数据可作为 COMSOL Multiphysics® 仿真软件的输入数据。

给定作用于该截面的一组力和力矩,您可以计算出详细的应力分布。这个 App 通过 COMSOL Multiphysics 软件的 梁横截面 物理接口创建。

由梁横截面 App 计算得到横截面的结果数据。 由梁横截面 App 计算得到横截面的结果数据。

由梁横截面 App 计算得到横截面的结果数据。

新 App:桁架桥设计

桁梁桥设计 App 应用于土木工程结构类设计的模拟工具,本例是一个 Pratt 桁架桥。这种桥的特征在于它每一侧的对角梁都倾斜向下,朝向跨度的中心。这种设计使得对角梁只受到张力的作用,由于垂直梁较短,因而进行压缩时对屈曲较不敏感。

在这个 App 中,您可以改变所有主要路面和支撑梁的几何尺寸,还可以定义任意数量的卡车和一个侧向风荷载作为桁架梁的载荷。除了在稳态研究下计算载荷引起的压力,您还可以计算桥梁的特征频率。

桁架桥设计 App,结果选项卡中显示了支撑梁中的应力。 桁架桥设计 App,结果选项卡中显示了支撑梁中的应力。

桁架桥设计 App,结果选项卡中显示了支撑梁中的应力。

新App:桁架塔线性屈曲

屈曲分析是计算结构失稳时的临界压缩载荷大小。桁架塔屈曲分析模拟桁架塔在临界压缩载荷,即垂直压缩载荷作用下的屈曲。

利用这个 App,您可以计算和分析在不同几何形状条件下,即不同的塔高,横截面面积以及不同材料下,塔的屈曲载荷。您可以选择塔是无固定的或由拉紧的钢缆支撑。这个 App 在计算时考虑到静载(桁架的自重,支撑的钢缆及其预张力)的影响。

桁架塔线性屈曲 App 计算了拉线式塔的屈曲模态。 桁架塔线性屈曲 App 计算了拉线式塔的屈曲模态。

桁架塔线性屈曲 App 计算了拉线式塔的屈曲模态。

新 App:MEMS 压力传感器在浸润膨胀下的漂移

当 MEMS 传感器集成在微电子电路时,会被焊接在电路板上,并与其他器件相连。之后,整个电路上会覆盖一层环氧树脂塑封 (EMC),用于保护器件及其与电路板间的互联。在吸潮及浸润膨胀的影响下,这类应用中的环氧聚合物可能会造成 EMC 与电路板间脱层,或导致 MEMS 组件功能异常。

MEMS 压力传感器漂移 App 模拟了一个置于潮湿环境下的 MEMS 压力传感器,测量了传感器中的应力在浸润膨胀影响下随时间的漂移。App 可以帮助设计人员实现所需的敏感性并最小化漂移,这可以通过指定几何参数、模具复合材料属性,以及外部条件实现。

本 App 利用 COMSOL Multiphysics® 软件的 稀物质传递固体力学 以及 接口创建。

MEMS 压力传感器在浸润膨胀下的漂移 App,所示为对压力传感器稳定性的仿真结果。 MEMS 压力传感器在浸润膨胀下的漂移 App,所示为对压力传感器稳定性的仿真结果。

MEMS 压力传感器在浸润膨胀下的漂移 App,所示为对压力传感器稳定性的仿真结果。

新 App:过盈配合计算器

过盈配合计算器 App 研究一个管在另一个管上收缩产生过盈配合时的连接。由于内管比外管提供的可用空间大,内管被压缩,而外管膨胀。

由此得到的接触压力取决于两个部分的初始几何形状。此外,扭矩和力的传递依赖于两部分之间的摩擦力,通常正比于接触压力。

在这个 App 中,您可以修改管的几何形状,重叠区域的大小和摩擦系数。这样修改后, App 显示装配时的有效应力,两管界面间的接触压力和两个管在过盈直径处的变形。

过盈配合 App 计算得到的应力结果。 过盈配合 App 计算得到的应力结果。

过盈配合 App 计算得到的应力结果。

支持来自外部编程库的材料模型

COMSOL Multiphysics 5.2 版本新增了一种自定义材料模型方法。支持访问共享库中由 C 代码所编译的外部材料函数。此外,还可以利用 C 代码编写一个封装函数来调用由其他编程语言所编写的材料函数。因此,您能够编译自己的材料模型,并将这类模型作为附加产品进行分发。

外部库可用于完整定义应力-应变关系,或仅增加对现有材料模型的非弹性应变贡献项。这种作为非弹性应变贡献项的功能非常强大,支持通过在内置材料模型节点下增加子节点进行处理,类似于线弹性材料下的塑性及蠕变。另一方面,完整的应力-应变关系对应于顶级材料模型节点,比如 Cam-Clay 材料模型,并且用于从头开始定义材料模型。

固体力学 接口新增两项特征来体现这项新功能:外部应力-应变关系 材料模型和 线弹性材料 下的 外部应变 子节点。

相比之下,当使用 超弹性材料、塑性蠕变 节点下的用户定义选项自定义材料模型时,虽然也能方便地实现上述操作,但功能有限。

将 外部应力-应变 关系增加为一些域的材料属性。 外部应力-应变 关系增加为一些域的材料属性。

外部应力-应变 关系增加为一些域的材料属性。

包含较小相对位移的接触

COMSOL Multiphysics 5.2 版本新增一个用于计算接触间距离的简单方法。这项功能可用于接触表面间存在较小滑移的情景,例如过盈配合或焊接在一起的两个零件。本方法中,将仅计算一次源与目标之间的映射关系,因此能更快、更稳定地收敛。如要使用这一方法,应在接触对的设定窗口中将映射方法设为 初始配置

初始接触间隙调整

当对弯曲边界进行有限元离散时,有时会在接触对的两个边界间形成一个初始距离,并带来明显的不规则行为。现在,您可以通过内置的初始间隙计算来解决这一问题。在 固体力学 接口 接触 的设定窗口中勾选 强制零初始间隙 复选框后,后续分析中将不考虑这一初始间隙。

由自行车梁中转向管和套管间的过盈配合产生的应力,截取自新增加的山地自行车前叉的过盈配合连接模型。 由自行车梁中转向管和套管间的过盈配合产生的应力,截取自新增加的山地自行车前叉的过盈配合连接模型。

由自行车梁中转向管和套管间的过盈配合产生的应力,截取自新增加的山地自行车前叉的过盈配合连接模型。

增加的质量特征支持输入整个质量矩阵

改进 增加的质量 特征,支持输入整个质量矩阵。

选择性加入热弹性阻尼

热膨胀 多物理场耦合中,您现在可以选择是否将应力的时间导数作为传热分析的热源。通过勾选新增加的 热弹性阻尼 复选框,当求解瞬态问题时将转变为一个双向耦合问题。

稳态分析中对指定速度/加速度的解读

当模型中包括 指定速度指定加速度 节点时,您可以定义如何在稳态分析中解读这些边界条件。可以将其作为约束(约束的)或直接忽略(自由)。这一功能特别适合于包含多个混合分析类型的模型及 App,像频域、瞬态和稳态等分析类型。

新模型:山地自行车前叉的过盈配合连接

过盈配合是用于通过将一个零件置于另一个零件之上或者围绕在另一个零件周围实现连接或装配。首先将内部的零件冷却,产生收缩,然后进行装配。一旦零件重新升温后将产生膨胀,两个零件之间的界面上将产生接触压力。

在山地自行车前叉的教程例子中模拟了通过这种类型的连接将转向管连接到套管,研究了接触压力和应力分布,以及力和力矩的传递。

转向管和套管在连接处的最大和最小主应力分布。 转向管和套管在连接处的最大和最小主应力分布。

转向管和套管在连接处的最大和最小主应力分布。