Обновление модуля Нелинейные конструкционные материалы

Пользователи модуля Нелинейные конструкционные материалы в версии 5.3 программного пакета COMSOL Multiphysics® могут использовать новые модели вязкопластических материалов Perzyna (модель Пежины) и Chaboche (модель Шабоша), а также новую учебную модель, которая демонстрирует материальное уравнение вязкопластичности Lemaitre-Chaboche (Леметра — Шабоша). Все новые функции модуля Нелинейные конструкционные материалы приведены ниже

Новый подход к расчету неупругих деформаций при геометрически нелинейном анализе

Для случаев геометрической нелинейности был реализован новый подход и более строгий способ разделения на упругие и неупругие деформации. В предыдущих версиях программного пакета COMSOL® использовалось аддитивное разложение, за исключением анализа пластичности с большими деформациями, в котором использовалась мультипликативное разложение.

Мультипликативное разложение теперь доступно для:

  • Теплового расширения
  • Гигроскопичного расширения
  • Начальной деформации
  • Внешней деформации
  • Вязкопластичности
  • Ползучести

Мультипликативное разложение тензора деформаций теперь применяется по умолчанию для всех неупругих деформаций в исследованиях, где присутствует геометрическая нелинейность. Главным преимуществом является возможность учета вклада неупругих напряжений в материале, обусловленных несколькими факторами. Более того, повышается точность линеаризации, поскольку теперь можно более корректно рассчитать сдвиг собственных частот, вызванный тепловым расширением. Если вы хотите переключиться на подход, реализованный в предыдущей версии пакета COMSOL Multiphysics®, то в окне Settings (Настройки) для соответствующих моделей материалов можно установить новый флажок Additive strain decomposition (Аддитивное разложение тензора деформаций).


Функции подузла External Strain (Внешняя деформация) в узлах Linear Elastic Material (Линейно-упругий материал) и Nonlinear Elastic Material (Нелинейно-упругий материал) был расширены за счет нескольких новых параметров. Эти параметры позволяют представлять неупругие деформации в нескольких формах. Вы также можете получать данные о неупругих деформациях из других физических интерфейсов. Кроме того, к интерфейсу Hyperelastic Material (Гиперупругий материал) добавлен подузел External Strain (Внешняя деформация) со сходными свойствами.


Новые модели вязкопластических материалов

Теперь доступны две новые вязкопластические модели материалов: Perzyna (модель Пежины) и Chaboche (модель Шабоша). Эти модели можно использовать, когда предел текучести сильно зависит от скорости деформации. Старая модель вязкопластических материалов была также дополнена: свойства материалов теперь можно получить получить из узла Material (Материал).

График скалярного поля новой вязкопластической модели материалов. Показаны вязкопластические деформации в тестовом образце, расчеты выполнены с помощью новой вязкопластической модели материалов. Показаны вязкопластические деформации в тестовом образце, расчеты выполнены с помощью новой вязкопластической модели материалов.

Модели поропластичности

Модели поропластичности важны, например, для моделирования компактирования порошков. В отличие от классических моделей пластичности, где предполагается, что объем при пластической деформации не изменяется, пористость является важным параметром в моделях поропластичности. Имеется пять таких моделей:

  1. Shima-Oyane (модель Симы — Оянэ)
  2. Gurson (модель Гурсона)
  3. Gurson-Tvergaard-Needleman (модель Гурсона — Твергора — Нидлмана) 4. Fleck-Kuhn-McMeeking (модель Флека — Куна — Макмикинга)
  4. модель FKM-GTN

Ассоциированный закон пластичности для функции текучести Треска

При анализе пластичности к функции текучести Треска был добавлен ассоциированный закон текучести. Как и ранее, обычный закон текучести использует поверхность пластичности Мизеса в качестве пластического потенциала, но это может быть изменено в окне Settings (Настройки)

Анизотропное тепловое расширение и гигроскопическое расширение для гиперупругих материалов

В разделе Thermal Expansion (Тепловое расширение) из раздела Hyperelastic Materials (Гиперупругие материалы) добавлена возможность введения ортотропных и анизотропных коэффициентов теплового расширения. Таким же образом теперь можно использовать ортотропные и анизотропные коэффициенты гигроскопического расширения в узле Hygroscopic Swelling (Гигроскопическое расширение).

Новая учебная модель: Модель вязкопластичности Леметра — Шабоша

Большинство металлов и сплавов при высоких температурах претерпевают вязкопластическую деформацию. В случае цикличной нагрузки требуется материальное уравнение как с изотропным, так и с кинематическим упрочнением для описания таких эффектов, как накопление деформаций, циклическое размягчение/упрочнение и релаксация напряжений. Модель вязкопластичности Леметра — Шабоша объединяет изотропное упрочнение с нелинейным кинематическим упрочением для моделирования этих эффектов. Эта модель вязкопластичности обычно используется в таких областях, как объемная печать, лазерная сварка, лазерная резка и тепловая обработка металлов и сплавов при высокой температуре. Учебная модель демонстрирует применение материального уравнения вязкопластичности Леметра — Шабоша для анализа тестовых образцов.

Учебное пособие, представляющее новую модель вязкопластических материалов Lemaitre-Chaboche (модель Леметра — Шабоша) в модуле Нелинейная механика конструкций. Вязкопластические деформации, рассчитанные с помощью модели вязкопластических материалов Lemaitre-Chaboche (модель Леметра — Шабоша), в тестовом образце после четырех циклов нагрузки при скорости деформации 0,001 с-1. Вязкопластические деформации, рассчитанные с помощью модели вязкопластических материалов Lemaitre-Chaboche (модель Леметра — Шабоша), в тестовом образце после четырех циклов нагрузки при скорости деформации 0,001 с-1.

Путь к файлам в Библиотеке приложений:
Nonlinear_Structural_Materials_Module/Viscoplasticity/lemaitre_chaboche_viscoplastic_model