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COMSOL Multiphysics®6.2 发布亮点

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非线性结构材料模块更新

COMSOL Multiphysics ®6.2 版本为“非线性结构材料模块”的用户提供了新的参数估计功能、新的聚合物黏塑性材料模型，还更新了运动硬化模型，现在能够处理大塑性应变问题。请阅读以下内容，进一步了解这些更新功能。

参数估计

新版本引入了增强的参数估计功能，包括对 Levenberg–Marquardt 和内点优化器 (IPOPT) 求解器的改进，这些增强功能可显著提高实验数据参数估计的性能，包括单轴、双轴和循环载荷工况。“案例下载”中的三个新教学案例演示了这一新功能：

COMSOL Multiphysics 用户界面，显示了“模型开发器”，其中突出显示“全局最小二乘目标”节点，并显示其对应的“设置”窗口；“图形”窗口中显示一维绘图。
使用单轴、纯剪切和等双轴数据的组合估算超弹性 Ogden 材料的参数。

聚合物黏塑性

为了准确分析由固体聚合物材料制成的结构，新版本新增了聚合物黏塑性材料模型，其中包括Bergstrom-Boyce、Bergstrom-Bischoff和并行网络模型。这个新框架基于变形梯度的乘法分解技术，可有效处理大规模的黏塑性应变。您可以在以下教学案例中查看这些新模型：

小冲孔试验旨在通过极小样品评估材料的力学属性。

纤维增强功能

6.2 版本的纤维特征引入了多项改进：

  • Holzapfel-Gasser-Ogden超弹性材料模型中的可压缩纤维
  • 用于嵌入超弹性材料中的纤维的热膨胀特征
  • 用于处理线弹性材料和非线性弹性材料特征中纤维的非线性应力-应变关系的单轴数据材料模型

您可以在新的轮胎充气教学案例中查看这些新的改进功能。

显示纤维增强的主动脉瓣假体模型。
主动脉瓣假体上的纤维增强。

形状记忆合金增强功能

形状记忆合金的更新包括：

  • 提高了指定相变材料参数的灵活性，允许输入起始和终止应力或起始和终止温度
  • 新增了显示应力-温度相图的预定义绘图，说明了奥氏体到马氏体的转变过程
  • 大大改进了对转变应变施加上限的罚函数法
  • 加入了 Prager-Lode 屈服面，可对拉伸或压缩的各向异性变形进行建模
  • 引入了大应变塑性功能

您可以在新的Souza-Auricchio 模型在单轴加载形状记忆合金中的应用教学案例中查看这些增强功能的应用演示。

COMSOL Multiphysics 用户界面，显示了“模型开发器”，其中突出显示“形状记忆合金”节点，并显示其对应的“设置”窗口；“图形”窗口中显示一维绘图。
单次载荷循环中伪弹性效应的应力-温度相图中的马氏体体积分数。

锂的黏塑性材料模型

黏塑性特征中新增了Anand-Narayan材料模型，专门用于电池应用中的锂属性仿真。

COMSOL Multiphysics 用户界面，显示了“模型开发器”，其中突出显示“黏塑性”节点，并显示其对应的“设置”窗口；“图形”窗口中显示一维绘图。
使用 Anand-Narayan模型得到的锂样品在不同温度和应变率下的应力与真实应变关系曲线。

新的相场损伤多物理场接口

新的相场损伤多物理场接口通过相场损伤双向多物理场耦合将固体力学与新的固体中的相场接口相结合，其中，应力或应变能密度驱动相场的演化，而相场则决定了弹性材料模型的损伤程度。

弹塑性紧凑拉伸试样中延性损伤演化的相场建模。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics®6.2 版本的“非线性结构材料模块”引入了多个新的教学案例。

聚合物水凝胶的高度溶胀

聚合物水凝胶模型，其中以 Rainbow 颜色表显示膨胀情况。
聚合物水凝胶由长链聚合物交联网络和大量被吸收的溶剂分子组成，由于机械载荷和溶剂扩散，它们可能会发生较大的变形。

“案例库”标题：
hydrogel_swelling
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Souza-Auricchio 模型在单轴加载形状记忆合金中的应用

一维绘图，其中以 Cividis 颜色表显示马氏体体积分数损失。
单次载荷循环中伪弹性效应的应力-温度相图中马氏体的体积分数。

“案例库”标题：
uniaxial_loading_of_shape_memory_alloy_souza_auricchio
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氯丁橡胶压缩试验

使用红线、绿线和蓝线显示真实应力的一维绘图。
氯丁橡胶在恒定应变率和松弛条件下经受交替压缩的单轴试验时非平衡和平衡特性的比较。

“案例库”标题：
chloroprene_rubber_compression_test
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HDPE 内衬的屈曲

管模型，其中以 Prism 颜色表显示内衬塌陷。
受损管的内衬很容易因气体渗入内衬和主体结构之间而坍塌。 Bergstrom-Bischoff材料模型适用于表示内衬的黏塑性特性。

“案例库”标题：
buckling_hdpe_liner
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矩形片材的单轴拉伸

一个矩形片材模型，其中以 Rainbow 颜色表显示的褶皱。
屈曲后分析中 5% 应变下的褶皱。颜色表示褶皱幅度。

“案例库”标题：
sheet_uniaxial_stretching
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超弹性材料的参数估计

一维绘图，其中显示了超弹性 Ogden 模型的材料参数校准，并分析了不同的实验数据。
使用单轴、纯剪切和等双轴数据的组合估算超弹性 Ogden 材料的参数。

“案例库”标题：
parameter_estimation_hyperelasticity
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弹塑性材料的参数估计

一维绘图，其中显示了 Armstrong-Frederick 运动硬化模型的材料参数校准，并分析了循环剪切数据。
利用循环剪切数据估算各向同性和运动硬化弹塑性组合模型的参数。

“案例库”标题：
parameter_estimation_plasticity
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黏塑性聚合物的参数估计

一维绘图，其中显示了 Bergstrom-Boyce 黏塑性模型的材料参数校准，分析了不同应变率下的循环拉伸和压缩数据。
使用不同应变率和温度下的循环拉伸和压缩数据估算类橡胶材料黏塑性 Bergstrom-Boyce模型的参数。

“案例库”标题：
\parameter_estimation_polymer_viscoplasticity_
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超高分子量聚乙烯的小冲孔试验

聚合物样品模型，其中以 Prism 颜色表显示颈缩情况。
经过小冲孔试验后显示出双轴颈缩（红色区域）的聚合物样品。 Bergstrom-Bischoff材料模型能够准确描述膝关节或髋关节置换常用材料的黏塑性特性。

“案例库”标题：
small_punch_test
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轮胎充气

轮胎模型，其中以红色、橙色和蓝色显示纤维的方向。
显示帘线方向（模拟为分布式纤维）的汽车轮胎。

“案例库”标题：
tire_inflation
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