COMSOL Multiphysics® 5.3a Release Highlights



MEMS Module Updates


MEMS 모듈 사용자를 위해서 COMSOL Multiphysics® version 5.3a는 전자기계, 열탄성, 유체-고체 연동, Moving mesh 멀티피직스 연동 설정을 개선된 기능과 함께 제공합니다. 보다 자세한 사항은 아래 내용에서 확인하세요.

Electromechanics

Electromechanics 물리 인터페이스는 완전한 형태로 멀티피직스 인터페이스로 수정되었습니다. Electromechanics 노드를 추가하게 되면, Electrostatics와 Solid Mechanics 가 모델에 추가되고, Electromechanical Forces 멀티피직스 연동이 추가되어, 구조 방정식과 정전기 수식을 동시에 계산하게 됩니다. Moving Mesh 노드는 Definitions에 추가 되고, Deforming Domain 과 Symmetry 하위 노드가 자동으로 추가 됩니다. 이 새로운 방법은 전자기계 모델링 시에 유연성과 다양한 설계 옵션을 제공합니다.

개선된 Electromechanics multiphysics 인터페이스를 사용한 바이어스된 공진기의 변형

개선된 Electromechanics multiphysics 인터페이스를 사용한 바이어스된 공진기의 변형


Thermoelasticity

Thermoelasticity 인터페이스는 완전한 형태로 멀티피직스 연동으로 개선 되었습니다. Thermoelasticity 를 추가하면 Solid Mechanics 와 Heat Transfer in Solids 인터페이스가 추가되고, Thermal Expansion 과 Temperature Coupling 멀티피직스가 추가되어, 구조의 변형과 온도 분포를 계산하게 됩니다. 결과적인 열전달은 열탄성 연동으로 계산됩니다. Moving Mesh 노드는 Definitions 항에 추가 됩니다. 이 노드에는 Deforming Domain 과 Symmetry 가 하위에 설정됩니다. 이 새로운 기능은 열탄성 해석 시에 사용자에게 유연성과 다양한 설계 옵션을 제공합니다.

3차원 열탄성 모델의 1차 고유모드와 온도 분포

3차원 열탄성 모델의 1차 고유모드와 온도 분포


Fluid-Structure Interaction (FSI)

Fluid-Structure Interaction 멀티피직스 연동 노드는 이전 버전의 동일한 노드를 새 버전으로 변경하였습니다. 다수의 단일 물리 인터페이스를 멀티피직스 노드를 통하여 새로운 스타일에 맞게 서로 연동하여 줍니다. 유체 고체 연성 모델링에서도 각 물리 설정의 기능을 모두 사용하게 해 줍니다. 고체 입장에서 보면, 많이 추가 가능한 경계 조건과 재료 모델을 FSI 해석에서 사용 가능합니다. 예를 들어, 강체 도메인, 압전, 비선형 탄성 재료 모델을 사용가능합니다. 유체 입장에서도 모든 난류 모델과 경계 조건을 사용 할 수 있습니다. Fluid-Structure Interaction을 추가하면 Solid Mechanics 인터페이스, Laminar Flow 인터페이스, Fluid-Structure Interaction 멀티피직스 연동 노드, Definitions에 Moving Mesh 노드가 추가 됩니다. 어플리케이션 라이브러리의 모든 유체-구조 연동 모델은 새로운 기능의 연동 노드를 사용하여 모델링 되었습니다.

마이크로 펌프 메커니즘 모델은 새로운 FSI 멀티피직스 연동을 사용하여 개선 되었습니다.

마이크로 펌프 메커니즘 모델은 새로운 FSI 멀티피직스 연동을 사용하여 개선 되었습니다.


FSI with Two-Phase or Three-Phase Flow

CFD 모듈 라이선스를 가진 MEMS 모듈 사용자에게 FSI 시뮬레이션에서 2상 혹은 3상 유동 해석이 가능해졌습니다. COMSOL Multiphysics® 주요 기능인 Moving Mesh 기능이 개선된 결과입니다. (다음 장 참조)

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Generalized Moving Mesh Functionality

Moving Mesh 기능은 Definitions 노드에서 우클릭 시에 나타나는 하위 메뉴에서 추가 가능합니다. Definition 툴바에서도 추가 가능합니다.
이동 메시(moving mesh) 기능은 모델에서 공간 좌표를 조절하고 모든 물리 지배식 설정에서 사용 가능합니다. 특히 도메인이 변형되거나 이동할 때 유용합니다. 동적인 영향으로 형상이 변형 되는 시간 해석이나 정해석 모두 사용 가능합니다. 예를 들어 Deforming Domain 기능은 Moving Mesh 하위 노드로 추가되는데 유동 도메인의 변형이나 MEMS에서 정전기 도메인의 변형을 구현하는데 사용합니다. 다른 기능들로는 전기 모터나 믹서와 같은 경우처럼 모델을 회전시키는데도 사용 할 수 있습니다.
Definitions 에서 추가 가능한 이동메시 기능은 이동 메시를 사용하는 새로운 기본 메커니즘입니다. 이 기능은 Moving Mesh (ALE) 인터페이스를 사용하는 기존의 방법을 대신 하여 사용됩니다. Moving Mesh (ALE) 인터페이스 또한 여전히 사용 가능합니다.

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Generalized Plane Strain

2차원 고체 해석은 일반화된 평면 변형 수식이 개발되어 평면 응력, 평면 변형과 함께 3번째 옵션으로 추가 되었습니다. 일반화된 평면 변형 수식은 단면이 일정하고 긴 구조물에 적용 됩니다. 이 수식은 평면 변형과 반대로 면외 방향으로 변형이 계산됩니다.

2D approximation 항에서 Generalized plane strain 선택이 가능합니다.

2D approximation 항에서 Generalized plane strain 선택이 가능합니다.


Improved Default Plots

구조 해석 인터페이스에서 기본 결과는 보다 유익한 시각화 결과를 생성합니다. 어플리케이션 라이브러리에 관련 기능을 소개 하였습니다. 아래에 설명된 것처럼 많은 변화가 있습니다:

  • von Mises stress 결과는 RainbowLight로 변경
  • 고유진동수 계산 및 좌굴 해석에서 모드 형상 결과는 AuroraBorealis로 변경
  • 모드 형상 결과에서 크기의 물리적인 의미가 없다는 것을 강조하기 위해서 범례는 삭제
  • 빔과 트러스 해석 결과에서 단면 힘은 대칭 색의 Wave로 변경
    • 이 기능은 압축과 인장을 쉽게 인식 할 수 있게 합니다.
  • 접촉 해석 결과로 선(2D), 등고선(3D) 형태로 접촉 압력이 추가되었음
  • 응력 선형화 결과의 범례가 표시됨
  • Shell 인터페이스로 생성되는 변형되지 않은 형상이 기본 결과로 출력됨
  • 소성이나 크리프(creep)와 같은 재료 모델을 사용할 경우에 응력 결과에 유효 소성 변형량을 등고선 형태로 표시 함
    • Nonlinear Structural Materials 모듈과 Geomechanics 모듈에 적용
  • 피로 인터페이스에서 파괴 사이클과 사용 요인의 결과를 Traffic color table로 표시함
    • Fatigue Module에서 사용 가능

밝은 색(RainbowLight Color table)의 응력 결과가 확인 되고 소성 변형과 접촉 압력이 등고선으로 표시되는 것이 기본 설정인 것을 위의 예시를 통해서 확인 됩니다. 비교를 위하여 아래 작은 결과는 이전 버전에서 동일한 결과를 표시하였습니다.

밝은 색(RainbowLight Color table)의 응력 결과가 확인 되고 소성 변형과 접촉 압력이 등고선으로 표시되는 것이 기본 설정인 것을 위의 예시를 통해서 확인 됩니다. 비교를 위하여 아래 작은 결과는 이전 버전에서 동일한 결과를 표시하였습니다.


Improved Plots for Principal Values

주응력 시각화가 모든 텐서 주요 값을 표시하는데 사용할 수 있습니다. 이전 버전에서는 미리 선정된 응력과 변형장만 선택이 가능하였습니다. 5.3a부터 사용자가 직접 원점과 관련한 주요 값을 입력 할 수 있습니다.
새로운 주응력 – 주대수변형률 – 은 구조 해석(Solid Mechanics 인터페이스 사용) 시에 결과에 추가 됩니다. 대수 변형률 혹은 “true”변형률 이라고 하고, 고정된 공간 좌표계에 주어진 원점을 기준으로 표시합니다. 이 결과는 형상 비선형 해석의 변형된 형상을 표시하는데 적합합니다.
또한 새로운 주응력 표시 선은 특별히 Shell과 Plate 인터페이스를 이용한 해석 시에 유용합니다. 이전에는 단지 부피와 표면에만 가능하였습니다.

변형된 고무 실에서 보여주는 대수 변형률

변형된 고무 실에서 보여주는 대수 변형률


Mechanical Losses Associated to Thermal Stress

Thermal Expansion 멀티피직스 연동 노드는 열응력으로 발생하는 기계적인 손실을 자동으로 계산합니다; 연관된 도메인에 열전달 수식에 열원을 생성하게 됩니다. Mechanical losses 에 대한 선택이 Heat Sources 항에서 가능하여 모델에 적용 할 수 있습니다.

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New Fluid-Structure Interaction Interface That Supports All Turbulence Models

Fluid-Structure Interaction 멀티피직스 연동 노드는 이전 버전의 동일한 노드를 새 버전으로 변경하였습니다. 다수의 단일 물리 인터페이스를 멀티피직스 노드를 통하여 새로운 스타일에 맞게 서로 연동하여 줍니다. 유체 고체 연성 모델링에서도 각 물리 설정의 기능을 모두 사용하게 해 줍니다. 고체 입장에서 보면, 많이 추가 가능한 경계 조건과 재료 모델을 FSI 해석에서 사용 가능합니다. 예를 들어, 강체 도메인, 압전, 비선형 탄성 재료 모델을 사용가능합니다. 유체 입장에서도 모든 난류 모델과 경계 조건을 사용 할 수 있습니다. Fluid-Structure Interaction을 추가하면 Solid Mechanics, Laminar Flow, Fluid-Structure Interaction 멀티피직스 연동 노드, Definitions에 Moving Mesh 노드가 추가 됩니다. 어플리케이션 라이브러리의 모든 유체-구조 연동 모델은 새로운 기능의 연동 노드를 사용하여 모델링 되었습니다.

이 예제는 자동차 날개가 200km/h의 난류 유동 속에서 해석 결과로 압력(색), 변형(50배 확대)을 표시합니다. 한 방향 유체-고체 연동으로 설정한 결과입니다.

이 예제는 자동차 날개가 200km/h의 난류 유동 속에서 해석 결과로 압력(색), 변형(50배 확대)을 표시합니다. 한 방향 유체-고체 연동으로 설정한 결과입니다.