COMSOL Multiphysics® 5.6 Release Highlights


Composite Materials Module Updates


Composite Materials 모듈은 다공성 레이어 쉘의 모델링, 복잡한 라미네이트에 대한 새로운 플라이(ply) 기반 모델링 접근법 및 레이어 쉘 내에 손상 및 비선형 재질에 대한 설정을 포함하고 있습니다. Composite Materials 모듈관련 업데이트 내용을 아래에서 확인 바랍니다.


Poroelasticity, Layered Shell Multiphysics Interface


새로운 다중 레이어 모델링(페이퍼 보드, 복합재 등)이 가능한Poroelasticity, Layered Shell multiphysics 인터페이스는 각 레이어의 상이한 재질 물성 설정이 가능합니다. 이는 새로운 Layered Poroelasticity 다중물리 노드에 Layered Shell, Layered Darcy’s Law 인터페이스를 추가할 수 있습니다.

새로운 Layered Darcy’s Law 인터페이스는 페이퍼보드, 복합재 혹은 합판과 같은 적층된 다공성 매질 내에서 투과하는 유동을 해석할 수 있습니다. 투과율 및 투과성이 미소한 영역에서 투과 매질 유동과 저속 흐름을 모델링할 수 있으며, 이 때 압력구배는 주요 구동력이 됩니다. 이를 이용하기 위해서는 Porous Media Flow 모듈과 Composite Materials 모듈 모두 필요합니다.

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Ply-Based Modeling Approach


ply-based modeling approach가 기존 zone-based modeling approach에 비해 보다 쉽게 복잡한 적층 구조물을 정의할 수 있도록 추가되었습니다. 이는 Layered Material Stack 노드 하부에 Layered Material Link, Layered Material 혹은 Single Layer Material 에 입력하여 이용할 수 있습니다. 하위노드(혹은 플라이)를 상이한 단면에 대해 배치할 때, Layered Material Stack 노드는 자동으로 층(zone)을 생성하고, 각각의 층은 Stack Zone Definition 테이블에서 나타냅니다. 각각의 층은 상이한 적층 재질로 취급되며, 인터페이스와 후처리에 따라 사용될 수 있습니다. 이러한 새로운 기능들을 아래의 모델에서 확인할 수 있습니다.

  • Ply Drop-Off in a Composite Panel (new model)
  • Heating Circuit: Layered Shell Version (new model)


예제에서, 플라이 기반 모델링 접근에 대해 생성된 층은 Stack Zone Definition 혹은 Layered Cross Section 미리보기에서 확인할 수 있습니다.

예제에서, 플라이 기반 모델링 접근에 대해 생성된 층은 Stack Zone Definition 혹은 Layered Cross Section 미리보기에서 확인할 수 있습니다.



Performance Improvement in FSDT Shells


Shell 인터페이스에 있는 Layered Linear Elastic Material 의 First-Order Shear Deformation Theory (FSDT) 성능은 단순 사용에 있어서도 많은 개선이 있었습니다. 새로운 NMQ 방정식이 가상 솔리드 도메인에 대해 적분하는 대신 모델링의 경계면에서만 에너지를 적분하는 형태로 추가되었습니다. 새로운 방정식은 복합재의 치수 문제에 있어서 유용하며, 자동으로 대부분의 경우에 대해 사용됩니다.

풍력 발전기의 복합재 블레이드 예제에서, 고유진동 해석 시간이 NMQ 방정식을 사용할 경우 17분에서 7분으로 감소하였습니다.

풍력 발전기의 복합재 블레이드 예제에서, 고유진동 해석 시간이 NMQ 방정식을 사용할 경우 17분에서 7분으로 감소하였습니다.



Connection Type in Layered Material Continuity


Connection type의 새로운 사양이 Layered Shell 인터페이스의 Continuity 노드에 추가되었습니다. 이 사양은 Advanced Physics Options 을 활성화하여 사용할 수 있습니다. 연결 유형의 두 가지 옵션은 Straight와 Twisted 입니다. 트위스트 연결은 하나의 적층 상단을 다른 적층 하단에 연결하여 역순으로 만나는 두 적층 간에 소재를 연결합니다. 트위스트 연결은 특히 상이한 회전방향을 갖는 인접한 경계면이 존재할 때 유용합니다.

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Changed Default Solid Model in the Layered Shell Interface


Layered Shell 인터페이스에 있는 Linear Elastic Material 의 Solid Model 은 기본설정으로 Isotropic 에서 Orthotropic으로 활성화됩니다. 직교 모델은 복합재질에 대한 보다 자연스러운 선택입니다. 등방 재질이 사용되는 경우에는 등가 직교 물성이 자동으로 계산됩니다.

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Layered Material Preview Plot Enhancement


적층 재질의 미리보기를 포함하여 새로운 기능이 추가되었습니다. 이는 Results 노드 하부에서 새로운 보기 옵션을 통해 이용할 수 있습니다. Create Layer Cross Section Plot 및 Create Layer Stack Plot과 같은 두 개의 새로운 버튼이 이러한 플롯을 생성할 수 있도록 추가되었으며, 다양한 예제 모델에서 이러한 미리 보기의 기능성을 확인할 수 있습니다.

Results 노드 하부에 생성되어 모델에 저장하거나 이에 접근하기 위해 작성된 Layer Cross Section Preview 플롯

Results 노드 하부에 생성되어 모델에 저장하거나 이에 접근하기 위해 작성된 Layer Cross Section Preview 플롯



Mixed Formulation in Layered Linear Elastic Material


Shell 인터페이스에 있는 Layered Linear Elastic Material 노드에 mixed formulation 사용 기능이 추가되었습니다. mixed formulation은 Pressure formulation 과 Strain formulation을 지원합니다. 이는 저압 상태의 재질에 대한 정확성 개선을 위해 사용 가능합니다.

single-layer shell에 있는 mixed formulation은 Structural Mechanics 모듈을 사용하여 해석 가능합니다. Composite Materials 모듈을 보유하고 있으면, mixed formulation은 multilayered shells에서 사용할 수 있습니다.

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Viscous Damping in Layered Linear Elastic Material


점성감쇠는 Shell 인터페이스 내에 있는 Layered Linear Elastic Material의 하위 노드로 Damping을 추가하여 설정할 수 있습니다.

single-layer shell 에 대한 점성감쇠는 Structural Mechanics 모듈을 통해 사용 가능하며, Composite Materials 모듈을 보유하고 있으면 multilayered shells에서 사용할 수 있습니다. 각 적층은 상이한 감쇠값을 입력할 수 있습니다.

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Damage in Layered Shells


Solid Mechanics 인터페이스에서 사용 가능한 모든 감쇠 모델이 Shell 인터페이스의 Layered Linear Elastic Material 노드에서 사용할 수 있으며, Layered Shell 인터페이스에 있는 Linear Elastic Material 노드에서도 사용할 수 있습니다. 이 기능은 Nonlinear Structural Materials모듈이 필요합니다.

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Layered Hyperelastic Material in Shell Interface


Solid Mechanics 인터페이스에 있는 모든 Hyperelastic Material 모델은 Shell 인터페이스 내의 Layered Hyperelastic Material 노드에서 사용할 수 있습니다. 이 기능은 Nonlinear Structural Materials 모듈이 필요합니다. Composite Materials 모듈을 보유하고 있다면, multilayered shells에서 사용할 수 있으며, 각 적층 별 상이한 물성 모델을 설정할 수 있습니다.

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Large-Strain Plasticity in Layered Shell Interface


Layered Shell 인터페이스에 있는 Linear Elastic Material 노드에서 Large-Strain Plasticity 모델 설정이 가능합니다. Solid Mechanics 인터페이스에서 임계함수(yield function) 및 등방 경화(isotropic hardening) 모델의 설정이 가능합니다.

Layered Shell 인터페이스에 있는 Hyperelastic Material 노드에 Plasticity 설정을 추가할 수 있습니다. 이는 Large-Strain Plasticity 구성 방정식을 사용합니다. 임계함수 및 등방 경화 모델의 설정이 Solid Mechanics 인터페이스의 Hyperelastic Material 노드에서 사용 가능합니다. 이 기능은 Nonlinear Structural Materials모듈이 필요합니다.

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Set Variables Node Under Plasticity


Set Variables 이라는 새로운 하위 노드를 Plasticity 노드에 추가할 수 있습니다. 이는 Shell 및 Membrane 인터페이스에 있는 Layered Shell interface와 Layered Linear Elastic Material 에 하위 노드로 사용 가능합니다. 이 노드는 응력완화나 풀림(annealing)과 같은 소성 DOF를 리셋하는데 사용할 수 있습니다. 이 기능은 Nonlinear Structural Materials모듈이 필요합니다.

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Miscellaneous Improvements

  • Layered Shell 인터페이스에 있는 Linear Elastic Material 노드의 External Stress 하위노드에 Pore Pressure 옵션이 추가되었습니다.
  • Layered Shell, Shell 및 Membrane 인터페이스에 있는 가변 두께 조정 기능이 개선되었습니다.
  • 기본 continuity 설정이 강체 도메인의 공통 모서리나 Shell 인터페이스에 있는 Layered Linear Elastic Material (혹은 유사 노드)에 포함되어 있습니다.
  • 새로운 연산자인 xdintopallint가 모든 적층 재질의 인터페이스에서 물리량의 적분을 위해 추가되었습니다.
  • Delamination 노드는 국부적인 경계면 선택과 함께 몇몇 인터페이스에만 추가할 수 있습니다.
  • Shell 및 Membrane 인터페이스에 있는 Layered Linear Elastic Material 에 대한 기본 플롯이 개선되었습니다.


New Tutorial Models


Composite Materials관련 새로운 예제들이 포함되어 있습니다.

Ply Drop-Off in a Composite Panel

두꺼운 부분, 얇아지는 부분, 얇은 부분에서의 테이퍼 적층에서의 응력 분포, 하중 위치 및 방향이 화살표 형태로 나타내고 있습니다.

두꺼운 부분, 얇아지는 부분, 얇은 부분에서의 테이퍼 적층에서의 응력 분포, 하중 위치 및 방향이 화살표 형태로 나타내고 있습니다.

Stacking Sequence Optimization

초기 형상 및 최적화 적층 결과를 포함한 복합재의 변형. 외력 위치 및 방향이 화살표로 나타내고 있습니다.

초기 형상 및 최적화 적층 결과를 포함한 복합재의 변형. 외력 위치 및 방향이 화살표로 나타내고 있습니다.


Heating Circuit: Layered Shell Version

새로운 플라이 기반 모델링 접근법을 이용한 heating circuit 모델의 상이한 적층별 작용하는 응력 및 변형.

새로운 플라이 기반 모델링 접근법을 이용한 heating circuit 모델의 상이한 적층별 작용하는 응력 및 변형.