非线性结构材料模块更新

COMSOL Multiphysics® 5.6 版本为“非线性结构材料模块”的用户引入了塑性和损伤改进,以及新的超弹性材料模型。请阅读以下内容,了解这些特征及其他新增功能。

塑性改进

固体力学多层壳桁架 接口的塑性多孔塑性 节点下,新增了一个用于指定属性的设置变量 子节点。对于小塑性应变大塑性应变 选项,可以通过此特征根据布尔条件为塑性变量指派值或表达式。您可以在塑性应变映射模型中看到此功能的应用演示。

COMSOL Multiphysics 5.6 版本用户界面,其中显示了“设置变量”节点设置,右侧显示了已划分网格的模型。 演示“设置变量”节点 使用 设置变量节点将“组件 1”中的三角形网格的塑性应变映射到“组件 2”中的四边形网格。

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,其中使用与固体力学 接口中相同的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 节点上添加塑性。新的子节点使用大应变塑性 公式,可以使用与固体力学 接口超弹性材料 节点中相同的屈服函数和各向同性硬化模型。多层壳 接口需要“复合材料模块”。

多孔塑性改进

大塑性应变 选项适用于多孔塑性 节点下的所有材料模型,这种格式使用变形梯度的乘法分解,在大压缩应变下给出了很好的近似值。您可以在旋转法兰组件的粉末压制模型中看到此功能的应用演示。此外,在线弹性材料非线性弹性材料 节点下,提供了带帽的德鲁克-普拉格 模型。

COMSOL Multiphysics 5.6 版本用户界面,其中显示“多孔塑性”设置,“多孔塑性”部分为展开状态,“图形”窗口显示一个旋转法兰模型。 演示多孔塑性设置 COMSOL Multiphysics® 5.6 版本中的 多孔塑性节点设置,其中选中使用 大塑性应变选项和 带帽的德鲁克-普拉格材料模型。

非线性弹性材料的改进

此版本在非线性弹性材料 节点中添加了名为剪切数据 的新材料模型,类似于单轴数据 模型,但它适用于可获得剪切应力与剪切角数据关系的仿真。现在,在单轴数据 材料模型中,可以从材料库中获取硬化数据

黏弹性改进

非线性弹性材料 中添加了另外两个内置黏弹性模型:麦克斯韦 模型和广义 Kelvin 模型。对于频域分析,您可以为所有内置黏弹性模型添加分数导数。

当使用超弹性材料 节点下的黏弹性 子节点时,对于大应变黏弹性的广义麦克斯韦标准线性固体 模型,新增了更简洁的实现方式,速度显著加快。您可以在高尔夫球的冲击分析模型中看到此功能的应用演示。

新的超弹性材料模型

此版本新增三个超弹性材料模型:用于模拟橡胶类材料的扩面管 模型,以及用于模拟生物组织中大变形的 Delfino 和各向异性 Fung 材料模型。此外,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。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。

COMSOL Multiphysics 5.6 版本用户界面,其中显示“超弹性材料”模型设置,“图形”窗口中显示海胆囊胚模型。 超弹性 Delfino 材料模型用于模拟海胆囊胚。 用新的超弹性 Delfino 材料模型模拟球形海胆囊胚。绘图显示不同内压和不同材料参数下,变形半径与未变形半径之间的比率。

多层壳接口中的非线性材料模型

多层壳 接口中的线弹性材料 节点现在可以模拟大应变塑性,您也可以在多层壳 接口的超弹性材料 节点中添加塑性,该子节点使用大应变塑性 公式,为大应变水平提供了很好的近似值。请注意,此功能需要“非线性结构材料模块”和“复合材料”模块。如果“复合材料”模块可用,材料模型也可用于多层壳。

多层壳中的损伤

固体力学 接口中可用的所有损伤 模型现在可在 接口的多层线弹性材料 节点以及多层壳 接口的线弹性材料 节点中使用。多层壳 接口需要“复合材料模块”。

损伤特征改进

此版本对损伤 特征进行了多项改进,其中包括一个新的基于相场的裂纹扩展损伤模型。新增功能包括:

  • 用于瞬态分析的新黏性正则化方法
  • 多项式应变软化多线性应变软化 可用于标量损伤Mazars 混凝土损伤 的损伤演化规律
  • 新增相场损伤 模型,可在固体力学 接口的线弹性材料 节点中使用
  • 接口的多层线弹性材料 节点中提供损伤 特征
  • 多层壳 接口的线弹性材料 节点中提供损伤 特征
  • 新增模型:穿孔板的脆性断裂
穿孔板加载过程中裂纹相场的演变。

形状记忆合金的功能改进

形状记忆合金 特征有多项改进:

  • 形状记忆合金 材料模型的用户输入现在可以用作材料属性
  • 对于 Lagoudas 模型,您可以根据转变温度或转变应力输入材料数据
  • 修正了 Souza–Auricchio 模型以分析参考温度,而不是马氏体完成温度
  • 输入弹性域的半径,而不是初始屈服应力
  • 桁架 接口现在提供 LagoudasSouza–Auricchio SMA 模型

新的默认绘图

此版本在塑性多孔塑性黏塑性蠕变黏弹性形状记忆合金 特征中添加了显示非弹性应变的新默认云图。许多案例库模型都反映了这一变化。

带云图的灰色弹簧扣模型,用于等效塑性应变、高斯点计算。 带新默认云图的弹簧扣模型 等效塑性应变的新默认云图。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 5.6 版本的“非线性结构材料模块”引入了多个新的教学案例。

高尔夫球的冲击分析

高尔夫球杆正打在高尔夫球上,以彩虹色表显示球的内部,该表将压应变可视化。 高尔夫球模型 高尔夫球的冲击。绘图显示球芯中的压应变。

案例库标题:

golf_ball_impact

从“案例下载”页面下载

穿孔板的脆性断裂

四个不同时间带三个孔的板的模型;裂纹从左到右逐渐变大。 穿孔板模型 穿孔板加载过程中裂纹相场的演变。

案例库标题:

holed_plate_fracture

从“案例下载”页面下载

塑性应变映射

以彩虹色表显示的弹塑性板的两个网格版本。 具有塑性应变映射的弹塑性板模型 弹塑性板中 von Mises 应力的分布,在两个网格之间映射的结果。

案例库标题:

plastic_strain_mapping

从“案例下载”页面下载

球形橡胶气球的膨胀 - 壳和膜版本

不同材料模型的充气压力随拉伸程度变化的一维绘图,其中红色表示 Neo-Hookean,绿色表示 Mooney-Rivlin,蓝色表示 Ogden,洋红色表示 Varga。 气球膨胀的材料模型比较 使用不同材料模型的接口模拟气球膨胀。

案例库标题:

balloon_inflation_membrane

从“案例下载”页面下载

旋转法兰组件的粉末压制

带有金属光泽的旋转法兰组件模型,以彩虹色表显示位移大小。 旋转法兰组件模型 制造的组件的变形构型,使用的是 大塑性应变选项。

案例库标题:

compaction_of_a_rotational_flange

从“案例下载”页面下载