COMSOL Multiphysics® 5.3a Release Highlights



Nonlinear Structural Materials Module Updates


Nonlinear Structural Materials Module 사용자를 위해서 COMSOL Multiphysics® version 5.3a는 형상기억합금 모델을 추가하였습니다. 이는 Lagoudas 나 Souza-Auricchio모델을 사용하였고, 다공성 소성 기능을 개선 하였습니다. 자세한 사항은 아래 내용에서 확인하시기 바랍니다.

Shape Memory Alloys

형상기억합금은 특히 의료 분야에서 인기가 높아지고 있습니다. 형상기억합금을 기계적인 관점에서 설명하는 것은 매우 복잡합니다. 이유는 합금의 특이한 변형 때문인데 이 변형은 온도나 외력에 의해서 상환이 발생하기 때문입니다. 가장 많이 사용되는 두 가지 수학 모델을 추가 하였습니다: Lagoudas, Souza-Auricchio 입니다. 오스테나이트와 마텐사이트 재료 정보를 정의하게 되고, 시작 온도와 종료 온도와 같은 상 변환 정보도 정의합니다. 이와 관련된 새로운 인터페이스가 Heat Transfer Module에 추가 되었습니다.

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Heat Transfer in Shape Memory Alloys

형상기억합금의 변형은 온도와 매우 관련이 깊습니다. 구조의 변화가 발생하면 에너지를 흡수하거나 배출하면서 합금의 열적 정보의 변화가 발생합니다. 열전단 인터페이스에서 Shape Memory Alloy 설정은 마텐사이트와 오스테나이트의 부피 변화율을 설명합니다. 유효 열적 재료 정보는 각 상에서 열적 재료 정보로 정의합니다. Shape Memory Alloy 설정은 Nonlinear Structural Materials Module에 포함됩니다. 형상기억합금을 모델에 포함하고자 한다면 Heat Transfer 인터페이스에서 Heat transfer in alloys 기능을 활성화 해주어야 합니다. Shape Memory Alloy기능은 Domain 경계 설정에서 제공합니다.

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Enhancements to Porous Plasticity


다공성 소성 재료모델은 공극의 생성을 고려한 소성강화를 포함 하였습니다.

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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 범례는 크기의 물리적인 의미가 없다는 것을 강조하기 위해서 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 크립과 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.


New Tutorial Model: Uniaxial Loading of Shape Memory Alloy

이 예제 모델은 형상기억합금에 세 가지 다른 하중 조건이 인가된 경우에 변형을 시뮬레이션 한 것입니다.

1. 다른 온도 조건에서 반복하중을 적용하고 결과로 높은 온도에서 초탄성 정보를 표시 합니다.
2. 동일 온도 조건에서 부분적인 반복하중을 인가하고, 히스테리시스 효과를 보여 줍니다.
3. 잔류 변형을 반복하중으로 표현하고 온도를 증가시키면서 변형이 제거되는 상태까지 해석하여 형상 기억 효과를 보여 줍니다.

다른 온도 조건에서 반복하중에 대한 응력-변형 선도

다른 온도 조건에서 반복하중에 대한 응력-변형 선도

예제 경로:

Nonlinear_Structural_Materials_Module/Shape_Memory_Alloys/uniaxial_loading_of_shape_memory_alloy