Обновления модуля Нелинейные материалы

Для пользователей модуля Нелинейные материалы в COMSOL Multiphysics® версии 5.5 реализованы функции настройки пластичности, ползучести, вязкопластичности и вязкоупругости для оболочек, модель Джонсона — Кука для пластичности, зависящей от скорости деформации, и дополнительные опции для сплавов с памятью формы. Информация о данных функциях, а также о других дополнительных опциях представлена ниже.

Расширения для пластичности, ползучести, вязкопластичности и вязкоупругости

Функции Plasticity (Пластичность), Creep (Ползучесть), Viscoplasticity (Вязкопластичность) и Viscoelasticity (Вязкоупругость), предназначенные для моделирования неупругих деформаций в металлах и сплавах, теперь доступны в интерфейсе Shell (Оболочка). Это является важным для сокращения времени вычислений при моделировании тонкостенных конструкций. Баланс между точностью и временем вычислений можно контролировать, выбирая количество точек интегрирования в направлении поперек слоя. Новая функция представлена в моделях Скручивание и изгиб металлического каркаса и Герметичный ортотропный контейнер: версия с оболочкой.

Модель металлического каркаса с вырезом и напряжением, показанным на цветовой схеме. Напряжение по Мизесу в тонкостенном каркасе, смоделированном с помощью интерфейса Shell (Оболочка), после скручивания и изгиба на уровне нагрузки вызывает текучесть.

Модель Джонсона — Кука для пластичности, зависящей от скорости деформации

Металлы, которые деформируются при высокой скорости деформации, обычно проявляют большее пластическое упрочнение, чем при медленных скоростях. Модель Джонсона — Кука используется для описания влияния высоких скоростей деформации на пластическое упрочнение. Кроме того, предусмотрена возможность включения смягчения, вызванного повышением температуры. Модель упрочнения Джонсона — Кука доступна в виде модели изотропного упрочнения в узле Plasticity (Пластичность), а для моделей Шабоша и Пежины – в узле Viscoplasticity (Вязкопластичность). Новая функция представлена в модели Испытание на растяжение с пластичностью, зависящей от скорости деформации.

Двумерная модель, показывающая распределение пластической деформации и повышение температуры после испытания на растяжение при четырех различных скоростях нагружения. Распределение пластических деформаций (синий цвет) и повышение температуры (красный цвет) после проведения испытания на растяжение при различных скоростях нагружения.

Дополнительные опции для сплавов с памятью формы

В модели материала Лагуда для сплавов с памятью формы реализовано несколько дополнительных опций. Была введена максимальная деформация, зависящая от напряжения. Это позволяет выполнять моделирование эффекта двусторонней памяти формы (TWSME), когда невозможно достичь максимальной деформации преобразования в связи с низкими уровнями напряжения. Был добавлен член для упрочнения при напряжении, для представления изменения размера петли гистерезиса при фазовом переходе в зависимости от уровня напряжения. Благодаря этому на фазовых диаграммах можно наблюдать различные наклоны. Для отдельных областей была добавлена новая подопция Phase Transformation Direction (Направление фазового перехода). Во многих случаях направление перехода во время процесса изменения фазы известно, и можно значительно улучшить сходимость, задавая направление перехода, а не вычисляя его. В предыдущей версии COMSOL Multiphysics® имелся похожий вариант, но он мог применяться только к конструкции в целом, а не к отдельным областям.

Гиперупругий материал в интерфейсе Layered Shell (Слоистая оболочка)

Добавление гиперупругих материалов к интерфейсу Layered Shell (Слоистая оболочка) позволяет моделировать большие деформации в композитных оболочках, в которых некоторые слои состоят из резины или эластомеров других типов. Обратите внимание, что для доступа к данной функции потребуется модуль Нелинейные конструкционные материалы в дополнение к модулю Механика конструкций и модулю Композитные материалы.

Композитная панель, смоделированная в COMSOL Multiphysics, с выделенным гиперупругим слоем и показанными настройками интерфейса Layered Shell (Слоистая оболочка). Многослойная композитная панель, имеющая внешние линейные упругие слои (композитный материал) и выделенный средний гиперупругий слой (резиновый материал).

Пластичность в слоистых оболочках

Добавление функции Plasticity (Пластичность) к узлу Linear Elastic Material (Линейные упругие материалы) в интерфейсе Layered Shell (Слоистая оболочка) позволяет моделировать пластическую деформацию в выбранных слоях мембраны из композитного материала, например, во внешних металлических слоях в многослойной конструкции. Модели пластичности являются такими же, как и в интерфейсе Solid Mechanics (Механика твердого тела), за исключением того, что предполагаются незначительные пластические деформации. Обратите внимание, что для доступа к данной функции потребуется модуль Нелинейные конструкционные материалы в дополнение к модулю Механика конструкций и модулю Композитные материалы.

Слоистая оболочка, смоделированная в COMSOL Multiphysics с выделенной пластичностью Слоистая оболочка, в которой пластичность моделируется в верхнем и нижнем слоях, которые выделены.

Новые учебные модели

В версии 5.5 реализованы три учебные модели.