非线性结构材料模块更新

COMSOL Multiphysics®6.0 版本为“非线性结构材料模块”的用户引入了提升 10 倍的蠕变速度,对许多非线性材料、各向异性超弹性材料、非局部塑性进行了性能改进,还改进了黏塑性模型。请阅读以下内容,进一步了解这些更新。

各向异性超弹性材料

通过在超弹性材料下添加一个或多个纤维属性,您可以根据分布式纤维束的效果来增加刚度。新属性包含三种纤维材料模型:Holzapfel-Gasser-Ogden线弹性用户定义。您可以在新增的双心室心脏模型教学案例和现有的动脉壁力学分析动脉壁黏弹性模型中查看这一新特征的应用演示。

双心室心脏模型,以 Rainbow 颜色表显示纤维方向。
双心室心脏模型。心肌中的纤维方向用于 Holzapfel-Gasser-Ogden各向异性超弹性材料模型。

非局部塑性

对延性材料的塑性进行建模时,可能会出现剪切带或塑性应变局部化现象。对于不同的网格大小,这些区域会发生不同的变化。塑性多孔塑性特征中新增了非局部塑性功能,这样一来,您可以在发生塑性应变局部化时获得与网格无关的解。您可以在现有的弹塑性金属条的颈缩教学案例中查看这一更新功能的应用演示。

蠕变和黏塑性改进

蠕变Anand 黏塑性的新增通用框架在计算速度和内存使用率方面带来了很大的改进。对于较大的模型,可以实现 10 倍以上的速度提升。现在,非弹性应变变量用后向欧拉法前向欧拉法域常微分方程时间步进法来求解。

现在,用于确定蠕变率的等效应力类型是用户输入。您可以选择von MisesHill 正交各向异性压力用户定义来模拟非各向同性的蠕变。当有多个蠕变机制起作用时,您也可以在蠕变节点下添加一个或多个附加蠕变节点。您可以在新增的涡轮静叶片的蠕变分析和以下现有模型中查看这些改进的应用演示:

涡轮静叶片模型,以 Prism 颜色表显示应力。
本例使用 蠕变特征演示次级蠕变如何导致涡轮静叶片变形。蠕变率受温度影响很大。

新增范德华力超弹性材料

新版本中新增了范德华力超弹性材料模型,用于对固体、壳和膜中的类似橡胶的材料进行建模。如果“复合材料模块”可用,材料模型也可用于多层壳。这种材料模型有时称为Kilian模型。

新增非弹性应变率节点

新增的非弹性应变率属性与现有的外部应变特征具有相似的效果,不同之处在于,您现在可以指定一个非弹性应变率,然后将其及时整合到非弹性应变贡献中。应变率可以用应变张量、变形梯度、逆变形梯度或三个正交拉伸的方式来指定。

新增减缩积分框架

新版本新增了一个框架用于减缩积分,包括沙漏稳定性。当每个积分点的计算成本很高时,减缩积分特别有用,这对于许多非线性材料模型(如塑性蠕变)来说更是如此。

减缩积分由新增的正交设置栏控制,您可以在顶层材料(如线弹性材料非线性弹性材料)模型的设置中使用此功能,选定的减缩积分规则将被所有可能添加的子节点所继承。您可以在以下现有教学案例中查看这一新框架的应用演示:

新增教学案例

COMSOL Multiphysics®6.0 版本的“非线性结构材料模块”引入了多个新的教学案例。

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