非线性结构材料模块更新

COMSOL Multiphysics® 5.4 版本为“非线性结构材料模块”的用户新增了 Mullins 效应、脆性材料中的损伤以及多个低压缩性超弹性材料选项。请阅读以下内容,了解这些新功能。

Mullins 效应

Mullins 效应是橡胶中类似损伤的一种现象,其中的应力-应变曲线与材料受到的最大应变相关。现在,您可以通过在超弹性材料 特征下添加 Mullins 效应 子节点来模拟这种效应。新版本提供两个通用模型用于模拟这一效应:Ogden-Roxburgh 和 Miehe。

显示模型中的 Mullins 效应的绘图。 显示加载-卸载方案中 Mullins 效应的应力 vs. 伸长率的关系图,其中通过增加载荷历史参数的值进行着色。 显示加载-卸载方案中 Mullins 效应的应力 vs. 伸长率的关系图,其中通过增加载荷历史参数的值进行着色。

脆性材料损伤

对于脆性材料,裂纹引起的损伤是一种重要的失效机理。线弹性材料 节点下新增的损伤 子节点现在支持连续介质模型,其中的材料受载荷严重程度的影响而发生软化。新版本提供了基于等效应变测量(包括用户定义的表达式)的各种有效标量损伤模型,您还可以选择不同的损伤演化规则。由于材料损伤具有较强的局部化特性,因此通过数值方法计算软化材料模型极具挑战性。鉴于此,我们通常使用对有限区域的损伤进行平滑的正则化方法。软件中提供两种相关方法:裂隙带和隐式梯度。

以下模型演示了这一特征:

脆性材料中的损伤分析图。 图中显示切口梁发生弯曲时的损伤区以及使用不同的正则化方法得到的力-位移特性。 图中显示切口梁发生弯曲时的损伤区以及使用不同的正则化方法得到的力-位移特性。

新增低压缩性超弹性材料选项

橡胶等许多超弹性材料都具有非常低的可压缩性,必须通过特殊的数值方法来求解此类问题,例如混合公式。新版本扩展了多个选项,用于模拟超弹性材料的不可压缩性或几乎不可压缩性,您现在不仅可以选择不同的体积应变能贡献公式,还能模拟完全不可压缩性。

用于低压缩性超弹性材料的选项演示。 橡胶密封圈中的应力水平和接触压力,作为完全不可压缩材料建模。 橡胶密封圈中的应力水平和接触压力,作为完全不可压缩材料建模。

新增教学案例

COMSOL Multiphysics® 5.4 版本新增了三个教学案例。