COMSOL Multiphysics® 5.3

Release Highlights

Nonlinear Structural Materials Module Updates

COMSOL Multiphysics® version 5.3 에서 비선형 구조 재료 모델에 Perzyna와 Chaboche 점소성 재료 모델이 추가 되었고, Lemaitre-Chaboche 점소성 구성 법칙을 사용한 새로운 예제가 추가 되었습니다. 새로운 기능은 아래 내용에서 확인하시기 바랍니다.

New Framework for Inelastic Strains in Geometrically Nonlinear Analyses

새로운 형태와 더욱 정교한 계산이 더해진 탄성 비탄성 변형을 처리하는 형상 비선형 기능이 추가 되었습니다. 이전 버전에서는 첨가 분해(additive decomposition) 방법을 대 변형 소성 해석과 같은 몇 가지 해석을 제외하고 사용되었습니다. 대변형 소성 해석에는 배수 분해(multiplicative decomposition) 방법으로 해석 하였습니다.

배수 분해법이 아래 분야에서 적용됩니다:

  • 열팽창
  • 흡수성 팽창
  • 초기 변형
  • 추가 변형
  • 점소성
  • 크리프

변형 구배에 대한 배수 분해는 기본적으로 모든 비탄성 해석 시에 geometric nonlinearity가 활성화 되면 사용됩니다. 중요한 장점은 재료의 비탄성 대변형 해석시에 사용이 가능합니다. 더하여 선형화가 일관성 있게 유지 됩니다. 예를 들어 순수한 열팽창으로 변화되는 고유진동수의 변화를 정확히 예측하게 됩니다. 재료 설정 창에서 Additive strain decomposition 기능을 활성화 하면 이전 버전의 기능을 사용 할 수 있습니다.

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Linear Elastic Material 나 Nonlinear Elastic Material 노드에서 External Strian을 추가 했을 때 향상된 몇 가지 옵션이 있습니다. 이 옵션들은 비 탄성 변형 수식을 지원하고, 다른 물리 인터페이스에서의 비탄성 변형을 해당 속성으로 전달할 수 있습니다. 추가적으로 External Strain은 초탄성 재료를 추가하는 것과 비슷한 정보가 추가 됩니다.

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New Viscoplastic Material Models

두 개의 새로운 점소성 재료 모델이 포함 되었습니다. Perzyna와 Chaboche 모델 입니다. 이 모델은 변형 비율에 의존성이 강한 항복 응력을 갖는 재료에 적합합니다. 이전 버전에서 사용 가능했던 점소성 모델 또한 Materials 노드에서 추가 가능합니다.

시편에서 점소성 변형을 표시 합니다. 변형은 새롭게 추가된 점소성 재료 모델을 이용하였습니다.

시편에서 점소성 변형을 표시 합니다. 변형은 새롭게 추가된 점소성 재료 모델을 이용하였습니다.

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Porous Plasticity Models


다공성 소성 모델들은 분말 압축과 같은 경우를 시뮬레이션 할 때 중요합니다. 소성 변형은 부피가 변하지 않는다고 가정하는 일반적인 소성 모델과는 반대로, 다공성은 다공성 소성 모델에서 중요한 인자입니다. 다섯 가지 모델을 사용 가능합니다.

  • Shima-Oyane
  • Gurson
  • Gurson-Tvergaard-Needleman
  • Fleck-Kuhn-McMeeking
  • FKM-GTN

Associated Flow Rule for the Tresca Yield Function

연관된 흐름 규칙(flow rule)은 소성 해석에서 Tresca 항복 함수로 추가 됩니다. 기존의 경우에서는 폰 미세스 항복 면을 사용하였으며 이 기능은 재료 설정에서 변경이 가능합니다.

Anisotropic Thermal Expansion and Hygroscopic Swelling for Hyperelastic Materials

Hyperelastic Materials 에서 Thermal Expansion 기능에는 팽창 계수를 직교나 비등방성으로 표시할 수 있도록 기능을 지원하고 있습니다. 비슷하게 Hygroscopic Swelling 노드에서 흡수성 팽창효과를 직교나 비등방성 계수를 입력할 수 있습니다.

New Tutorial Model: Lemaitre-Chaboche Viscoplastic Model

대부분의 금속과 합금은 고온에서 점소성 변형이 발생됩니다. 반복 하중이 적용된 경우에 구성 법칙은 등방성과 동적 경화를 포함해야 합니다. 이유는 렛칭, 경화와 연화의 반복, 응력 풀림 효과를 반영해야 하기 때문입니다. 점소성 모델은 첨가 제조, 레이저 용접, 레이저 절단, 고온에서의 열처리를 금속이나 합금에 적용 될 경우에 일반적으로 사용됩니다. 이 예제 모델은 Lemaitre-Chaboche 점소성 구성 법칙을 시편에 적용하여 구현 하였습니다.

Lemaitre-Chaboche 점소성 모델을 적용한 시편에서 점소성 변형 결과.시편에는 0.001s-1변형률을 사용한 4번 반복하중을 적용하였습니다.

Lemaitre-Chaboche 점소성 모델을 적용한 시편에서 점소성 변형 결과.시편에는 0.001s-1변형률을 사용한 4번 반복하중을 적용하였습니다.

Application Library path:

Nonlinear_Structural_Materials_Module/Viscoplasticity/lemaitre_chaboche_viscoplastic_model