复合材料模块更新

COMSOL Multiphysics® 5.6 版本为“复合材料模块”的用户引入了多孔弹性多层壳的建模、新的基于铺层的复杂层合板建模方法,以及对多层壳中损伤和非线性材料的支持。请阅读以下内容,进一步了解“复合材料模块”的新增功能和其他更新功能。

“多孔弹性,多层壳”多物理场接口

新的多孔弹性,多层壳 多物理场接口支持对每层具有不同材料属性的多层域(纸板、复合材料等)进行建模。该接口添加了多层壳 和新的多层达西定律 接口,以及新的分层多孔弹性 多物理场节点。

上述多物理场接口中使用的新的多层达西定律 接口可模拟流体流过分层多孔介质(如纸板、复合材料或胶合板)间隙的流动。您可以模拟渗透率和孔隙率非常小且压力梯度是主要驱动力的低速流动和多孔介质流动。请注意,要使用此功能,您需要使用“多孔介质流”和“复合材料”模块。

基于铺层的建模方法

与现有的基于区域的建模方法 相比,此版本添加了对基于铺层的建模方法 的支持,以便更容易地定义复杂的叠层。这可以通过多层材料堆叠 节点下的多层材料链接多层材料单层材料 子节点上的选择 输入来实现。为子节点(或铺层)指派不同的选择后,多层材料堆叠 节点会自动创建区域,每个区域的相关信息会显示在堆叠区定义 表中。每个区域都被视为不同的多层材料,可以相应地用于物理场和后处理。以下模型演示了这一新特征:

COMSOL Multiphysics 5.6 版用户界面,显示“模型开发器”、“多层材料堆叠”设置,以及一个复合板模型的横截面层预览,其中显示了 1-6 区。 演示基于铺层的建模方法 在此例中,可以在 堆叠区定义表中以及 横截面层预览图中看到通过基于铺层的建模方法创建的区域。

FSDT 壳的性能改进

接口中为多层线弹性材料 选项实现的一阶剪切变形理论 (FSDT) 壳性能对于较简单的使用情况而言性能显著提高。此版本添加了新的 NMQ 公式,可以仅在模拟的表面上对能量表达式积分,而不是在整个虚拟实体域中积分。新公式在复合材料上浆问题中非常有用,在大多数情况下可自动使用。

COMSOL Multiphysics 5.6 版用户界面,显示“模型开发器”、“三维绘图组”设置,“图形”窗口中显示一个风力发电机复合材料叶片。 风力发电机复合材料叶片建模 在这个风力发电机复合材料叶片示例中,使用新的 NMQ 公式将特征频率分析的计算时间从大约 17 分钟减少到大约 7 分钟。

多层材料连续性中的连接类型

多层壳 接口的连续性 节点中添加了一个新的连接类型 选项。启用高级物理场选项 后,可使用这个新选项。连接类型输入中的两个选择是直接扭曲。扭曲连接类型通过将一种多层材料的顶部连接到另一种多层材料的底部,将两种多层材料以相反的顺序并排连接。当相邻边界的方向不同时,扭曲连接特别有用。

多层壳接口中的默认实体模型已更改

多层壳 接口中线弹性材料 的默认实体模型 已从各向同性 转换为正交各向异性。正交各向异性实体模型是复合材料更自然的选择。对于使用各向同性材料的情况,软件会自动计算其等效正交各向异性属性。

多层材料预览图功能增强

此版本支持在 App 中包含多层材料预览图。这可以作为结果 节点下的新预览图选项使用。在所有多层材料节点上添加了两个新按钮:创建层横截面图创建层堆叠图,用于创建此类绘图。除了能够在 App 中使用之外,新功能还可以用于在模型中存储各种预览图。

COMSOL Multiphysics 5.6 版用户界面,显示“模型开发器”、“二维绘图组”设置以及带有 1-3 的区的分层加热电路模型:玻璃、玻璃银和玻璃镍铬合金。 演示多层材料预览 结果节点下创建的 横截面层预览图,可保存在模型中和/或在 App 中访问。

多层线弹性材料中的混合公式

此版本为 接口中的多层线弹性材料 节点添加了对使用混合公式的支持。混合公式支持压力公式应变公式。它可用于提高低可压缩性材料的精度。

“结构力学模块”提供单层壳中的混合公式。如果“复合材料模块”可用,混合公式也可用于多层壳。

多层线弹性材料中的黏滞阻尼

黏滞阻尼现在可以添加到 接口中多层线弹性材料 下的阻尼 子节点。

“结构力学模块”提供用于单层壳的黏滞阻尼。如果“复合材料模块”可用,则黏滞阻尼也可以用于多层壳,并且各个层可具有不同的阻尼值。

多层壳中的损伤

固体力学 接口中提供的所有损伤 模型现在都可用于 接口中的多层线弹性材料 节点,以及多层壳 接口中的线弹性材料 节点。此特征需要“非线性结构材料模块”才能实现。

壳接口中的多层超弹性材料

固体力学 接口中提供的所有超弹性材料 模型现在都可以在 接口的多层超弹性材料 节点中使用。此特征需要“非线性结构材料模块”才能实现。如果“复合材料模块”可用,则材料模型也可以用于多层壳,并且各个层可具有不同的材料模型。

多层壳接口中的大应变塑性

多层壳 接口中的线弹性材料 现在可以模拟大应变塑性,提供与固体力学 接口中相同的一组屈服函数和各向同性硬化模型。

现在可以在多层壳 接口的超弹性材料 节点中添加塑性。新的子节点使用大应变塑性 公式。在固体力学 接口的超弹性材料 节点中可以使用相同的屈服函数和各向同性硬化模型。此特征需要“非线性结构材料模块”才能实现。

塑性下的设置变量节点

塑性 节点中添加了一个名为设置变量 的新子节点,它可作为多层壳 接口中线弹性材料 节点以及 接口中多层线弹性材料 节点的子节点。该节点的目的是重置塑性自由度,以模拟应力消除和退火等情况。此特征需要“非线性结构材料模块”才能实现。

其他改进

  • 多层壳 接口线弹性材料 节点的外部应力 子节点中,添加了新的孔隙压力 选项。
  • 改进了多层壳 接口中可变厚度层的处理。
  • 接口中刚性域多层线弹性材料(或类似材料)的公共边上施加默认连续性。
  • 添加了新的运算符 xdintopallint,用于在所有多层材料的所有接口中集成物理量。
  • 脱层 节点现在可以只添加到包含部分基面选择的少数接口中。
  • 改进了 接口中多层线弹性材料 的默认绘图。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 5.6 版本的“复合材料模块”引入了多个新的教学案例。

复合板的削层

由层合板组成的复合材料面板模型,以彩虹颜色表显示。 复合材料面板模型 具有交错削层的锥形复合材料层合板的厚度、锥形和薄截面中的分层应力分布。载荷位置和方向也用箭头图表示。

“案例库”标题:

ply_drop_off_in_a_composite_panel

从“案例下载”页面下载

铺层顺序优化

一个模拟为正方形的复合材料层合板,显示了原始网格与以彩虹色显示的优化结果。 铺层顺序优化模型 具有原始和优化堆叠顺序的复合材料层合板的变形。载荷位置和方向也用箭头图表示。

“案例库”标题:

stacking_sequence_optimization

从“案例下载”页面下载

加热电路:多层壳版本

加热电路被模拟为一个带黄色和洋红色曲折的黑色矩形。 分层加热电路模型 采用新的基于铺层的建模方法的加热电路模型多层壳版本不同层中的应力分布和变形。

“案例库”标题:

heating_circuit_layered

从“案例下载”页面下载