Expand Structural Analyses with the Nonlinear Structural Materials Module


Access a Variety of Hyperelastic, Elastoplastic, Viscoplastic, and Creep Material Models

대부분의 재질은 비선형적인 응력-변형률 관계를 나타냅니다. 특히, 높은 수준의 응력 및 변형률 레벨에서 확연하게 나타납니다. 이러한 재질로 구성된 대상을 해석할 경우에는, 재질 물성 설정에서 비선형성을 고려해야 합니다. Nonlinear Structural Materials 모듈은 COMSOL Multiphysics 및 Structural Mechanics 모듈에 추가하여 초탄성, 탄소성, 점성소성 및 크리프와 같은 부가적인 재질 모델을 제공하여 이와 같은 특성을 통합해서 해석하는 것이 용이합니다.

Nonlinear Structural Materials 모듈은 COMSOL Multiphysics®에 있는 구조해석의 기능을 향상시킵니다. 내장 재료 모델과 함께 특정 요구사항을 조합하여 맞춤형 구조해석을 수행할 수 있으며, 심지어 응력이나 변형률 불변량에 근거한 고유 모델을 정의할 수 있습니다. 또한, 고유 해석 흐름도나 크리프 법칙을 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 초탄성체에 대한 임의의 변형율 에너지 밀도 함수를 생성할 수 있습니다.

비선형 재질 모델에 대한 기능성은 COMSOL Multiphysics®에서 사용 가능한 모든 구조해석을 포함합니다. Composite Materials 모듈, Fatigue 모듈, Multibody Dynamics 모듈, Rotordynamics 모듈, MEMS 모듈을 추가하여 기능이 확장됩니다. 게다가, COMSOL Multiphysics® 의 다른 모듈을 이용해서 열전달 효과나 유체-구조 연성과 같은 내장된 다중물리 연동 성능을 고려할 수 있습니다.

유사하지만 상이한 Geomechanics 모듈은 토양이나 암석과 같은 지반관련 분야에 일반적으로 사용되는 재질에 특화되어 있습니다.

What You Can Model with the Nonlinear Structural Materials Module

Nonlinear Structural Materials 모듈은 다양한 분야의 재질을 모델링 하는데 도움을 주는 수십 종의 재질 모델을 포함하고 있습니다. 초탄성 모델은 소성을 포함한 고무나 인공피부조직에 주로 사용되고, 크리프 모델은 다공특성의 소성을 분말압축이 예상되는 금속재질에, 손상모델은 세라믹과 같은 취성재료에, 그리고 형상기억합금 모델은 니티놀과 같은 재질에 지배적으로 사용됩니다.

Material Models

초탄성 모델:

  • Arruda–Boyce
  • Blatz–Ko
  • Gao
  • Gent
  • Mooney–Rivlin
    • Two parameters
    • Five parameters
    • Nine parameters
  • Murnaghan
  • Neo–Hookean
  • Ogden
  • St. Venant–Kirchhoff
  • Storakers
  • Varga
  • Yeoh
  • Mullins effect
    • Ogden–Roxburgh
    • Miehe
  • Large strain viscoelasticity
  • User-defined hyperelastic materials

소성 모델:

  • von Mises yield criterion
  • Tresca yield criterion
  • Orthotropic Hill plasticity
  • Isotropic hardening
    • Linear
    • Ludwik
    • Swift
    • Voce
    • Hockett–Sherby
    • User defined
  • Kinematic hardening
    • Linear
    • Armstrong–Frederick
    • Chaboche
  • Perfectly plastic hardening
  • Large-strain plasticity
  • User-defined yield surface and flow rule

비선형탄성 모델:

  • Ramberg–Osgood
  • Power law
  • Uniaxial data
  • Bilinear elastic
  • User-defined nonlinear elasticity

점탄성 모델:

  • Anand
  • Chaboche
  • Perzyna

크리프 모델:

  • Norton
  • Norton–Bailey
  • Garofalo (hyperbolic sine)
  • Coble
  • Nabarro–Herring
  • Weertman
  • Deviatoric
  • Volumetric
  • Potential
  • User-defined creep

손상 모델:

    • Equivalent strain criterion
      • Rankine
      • Smooth Rankine
      • Norm of elastic strain tensor
      • User defined
    • Regularization
      • Crack band
      • Implicit gradient

형상기억합금 모델:

      • Lagoudas
      • Souza–Auricchio




인장시험 시 병목 현상 예제로, 인장하중을 받는 원통형상의 금속 바를 해석한 것입니다. 탄소성 재질 모델이 비선형 등방 경화 현상에 사용되었습니다.




다공소성 재질 모델이 분말 압축에 사용되었습니다. 결과는 화살표 그림으로 표시된 압축 후의 응력을 나타냅니다.




의공학용 스텐트는 라고다스 성형합금 재질 모델에 대한 해석으로, 스텐트 내의 응력 및 체적 변화율을 나타냅니다.




이 예제는 NAFEMS 벤치마킹 모델로서 시간-경화 및 변형율-경화 크리프 간의 차이를 나타내고 있습니다.




예제 어플리케이션은 응력분포(surface plot)을 계산하였으며, 비선형 거동을 보이는 압력용기 내의 체적 변화를 결과로 도출하였습니다.




Simulation Applications: Customize Inputs and Outputs for Streamlined Design

COMSOL Multiphysics®에 있는 Application Builder를 이용하여, 입력값 및 결과값을 조절해서 시뮬레이션 작업 과정을 단순화시켜 동료들이 해석할 수 있도록 어플리케이션을 만들 수 있습니다. 특정 재질 모델 작업 시, 이러한 기능은 상이한 재질이 해석에 어떤 영향을 미치는지에 대한 테스트를 수행하는데 특히 유용합니다.

특정 예제를 통해, 형상 치수나 재질 물성과 같은 설계 매개변수들을 손쉽게 변경할 수 있으며, 내부 소프트웨어 작업에 대한 지식이 없어도 수없이 많은 테스트를 할 수 있습니다. 또한, 보다 신속하게 고유 모델에 대해 테스트를 하거나 다른 프로젝트에 투입할 시간과 리소스를 확보할 수 있도록 팀 동료들이 각자 테스트를 하도록 배포할 수 있습니다.

프로세스는 간단합니다:

1. 여러분의 구조해석 모델을 특정 사용자 인터페이스(simulation application)로 변화합니다.
2. 어플리케이션 사용자들을 위해 입력 및 출력값의 설정으로 어플리케이션을 여러분의 요구에 맞춰 작성합니다.
3. 다른 팀 동료들이 접근 가능한 어플리케이션 제작을 위해 COMSOL Server™ 혹은 COMSOL Compiler™을 사용합니다.
4. 팀 동료들이 더 이상의 도움 없이 독자 해석이 가능하도록 합니다.

여러분은 시뮬레이션 어플리케이션 구축 및 사용을 통해 팀 동료, 조직, 학교 혹은 고객들이 이용할 수 있도록 해석능력을 확장할 수 있습니다.