复合材料模块
COMSOL Multiphysics®5.4 版本引入了新的“复合材料模块”。借助“结构力学模块”的这个附加模块，您可以使用新的“多层材料”技术模拟层合板和多层材料。
复合材料模块概述
多层壳有两种不同的公式：一种基于经典层合板理论，另一种基于更完整的三维理论。前者在现有壳接口中的材料模型中实现，而后者构成了新的多层壳接口的基础。该模块的用户界面包含许多工具，用于在多层材料中指定各向同性和各向异性材料属性，并提供直观显示各个层的专用可视化工具。
此模块适用于对复合材料层合板进行结构分析，并可与“传热模块”和“AC/DC 模块”耦合，用于对复合材料进行多物理场分析。通过将“复合材料模块”与“传热模块”相结合，您可以实现更复杂的传热和热膨胀功能。同样，您也可以将“复合材料模块”与“AC/DC 模块”结合使用，从而在静电和电流接口中实现多层材料功能。
定义层合板
您可以使用新的多层材料节点定义铺层，其中每一层都包含自己的材料数据、厚度和主方向。以这种方式定义的多层材料可以组合成新的多层材料。在对重复铺层或削层建模时，使用这一特征会非常方便。此外，您还可以为层间界面定义材料属性。三维和二维模式下的预览图可用于将输入数据可视化。
多层材料的铺层定义（插图）和预览图，其中显示每层的主方向。
多层壳接口
多层壳接口用于详细分析层合板，结果包含全三维应力和应变分布。举例来说，您可以计算层间应力，并研究每个铺层内的应力变化。边界条件不仅可以施加在各单层上，也可以放置在层之间的各个界面上。各单层可以采用非线性材料。此物理场接口适用于分析层数有限、较厚到中等厚度的壳。每一层可以沿厚度方向具有不同的单元数。
以下列出使用多层壳接口的模型：
三层层合板中的横向剪切应力图，其中将多层壳接口中的计算结果与精确的三维解进行比较。
多层线弹性材料
新增“复合材料模块”后，先前的壳接口通过新的材料模型得到了进一步增强：多层线弹性材料。这种材料模型适用于较薄和中等厚度的壳，可以包含许多层，而不会对性能产生显著影响。其理论依据是等效单层法，即，将所有层聚集成等效材料。
以下列出使用多层线弹性材料特征的模型：
设计为夹层结构的风力发电机叶片的第三阶特征模态。
结果计算专用工具
在计算多层结构的结果时，需要使用一些额外的工具。通过特殊的多层材料数据集，您可以使用全三维实体来表征多层壳的求解结果；不仅如此，还可以创建多种类型的切面图。在绘图方面，您可以使用特殊的工具将全厚度方向的变化情况可视化。
较厚的三层层合板的多种可视化效果。
多层结构中的多物理场
多层材料的所有物理场接口都使用相同的层合板铺层表示方法。这意味着，用户可以轻松地在结构层内建立一个描述多物理场的模型。壳传热接口与多层壳接口之间预定义的多物理场耦合特征可用于分析常见的热膨胀情况。该模块与“传热模块”进行组合时，提供包含热电效应的一些其他多物理场选项；与“传热模块”和“AC/DC 模块”结合使用时，可以包含焦耳热效应。
通过将用于分析多层线弹性材料的壳接口与任一流体流动接口结合使用，可以为涉及复合材料的流-固耦合进行建模。将“复合材料模块”与“声学模块”进行组合，可以实现专用的多物理场耦合功能，用于分析多层线弹性材料中的声-结构相互作用。
层压复合壳的热膨胀模型采用多物理场耦合分析了热膨胀效应。
新增教学案例
COMSOL Multiphysics®5.4 版本新增了多个教学案例。
层压复合壳的材料特性
[0/60/-60/0/0/-60/60/0] 层合板的方向。本例计算均匀壳的等效弹性属性，并将求解结果与参考值进行比较。
在“案例库”中搜索：
laminated_shell_material_characteristics
风力发电机复合材料叶片的应力和模态分析
风力发电机叶片中的应力。叶片表层有 19 层，芯材为厚 PVC 泡沫，每侧由多层玻璃纤维复合材料包围，其外部采用碳纤维包覆。
在“案例库”中搜索：
wind_turbine_composite_blade
层压复合壳中的失效预测
根据 Hoffman 准则得到的单轴加载层合板安全系数。铺层主方向如插图所示。
在“案例库”中搜索：
failure_prediction_in_a_laminated_composite_shell
复合材料气瓶的细观力学和应力分析
图中的管设计为五层复合材料层合板，显示了管的所有层中的应力。
在“案例库”中搜索：
composite_cylinder_micromechanics_and_stress_analysis