COMSOL Multiphysics® 5.6 Release Highlights


Nonlinear Structural Materials Module Updates


Nonlinear Structural Materials 모듈은 소성 및 손상과 관련해서 개선이 있으며, 새로운 초탄성 재질 모델이 나왔습니다. 이러한 특성을 아래에서 살펴 보시기 바랍니다.


Plasticity Improvements


새로운 Set Variables 노드는 Solid Mechanics, Shell, Layered Shell, Membrane, 및 Truss 인터페이스에서 설정 가능한 Plasticity 및 Porous Plasticity 하부에 속성으로 사용 가능합니다. 이는 Small plastic strains 이나 Large plastic strains 사양에 대해 불(Boolean) 조건에 근거하여 소성 변수를 표현하거나 값을 설정할 수 있습니다. 이 기능은 Plastic Strain Mapping 모델에서 확인할 수 있습니다.

Set Variables 노드를 사용하여 Component 1에 있는 삼각형 요소에서 소성 변형률을 Component 2의 사각형 요소에 mapping한 해석.

Set Variables 노드를 사용하여 Component 1에 있는 삼각형 요소에서 소성 변형률을 Component 2의 사각형 요소에 mapping한 해석.



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 및 등방 경화 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 Composite Materials 모듈이 필요합니다.

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Porous Plasticity Improvements


Large plastic strains 사양은 Porous Plasticity 노드 아래에서 모든 재질 모델들을 사용할 수 있습니다. 방정식은 고압축 변형률 상태에서 신뢰성 있는 근사화를 제공하는 변형 구배의 분해능을 사용합니다. 이는 Powder Compaction of a Flanged Component 모델에서 확인 가능합니다. 또한 Capped Drucker-Prager 모델은 Linear Elastic Material 및 Nonlinear Elastic Material 하부에서 설정하여 사용할 수 있습니다.

Large plastic strain 옵션과 Capped Drucker-Prager 재료 모델 선택을 포함한 Porous Plasticity 노드 설정.

Large plastic strain 옵션과 Capped Drucker-Prager 재료 모델 선택을 포함한 Porous Plasticity 노드 설정.



Nonlinear Elastic Material Improvements


Shear data 라는 새로운 재질 모델이 Nonlinear Elastic Material 노드에 추가되었습니다. 이것은 Uniaxial data 모델과 유사하지만, 응력 대비 전단 각도 데이터를 사용하는 해석에 사용할 수 있습니다. Uniaxial data 재질 모델에서 Hardening data 는 재질 라이브러리에서 가져올 수 있습니다.

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Viscoelasticity Improvements


점탄성 모델인 Maxwell 과 Generalized Kelvin 모델이 Nonlinear Elastic Material에 추가되었습니다. 주파수영역 해석에 있어서 모든 점탄성 모델에 대한 단편 파생 모델을 추가할 수 있습니다.

Hyperelastic Material 노드 하부에 Viscoelasticity 하위노드를 사용할 때, 대변형 점탄성을 위한 Generalized Maxwell 과 Standard Linear Solid 모델의 새롭게 기댈만한 구현으로 해석 시간을 획기적으로 단축합니다. 이는 Impact Analysis of a Golf Ball 모델에서 확인할 수 있습니다.

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New Hyperelastic Material Models


변형을 해석하는데 사용되는 Delfino와 비등방 Fung 모델을 포함하여 세 가지 초탄성 재질 모델이 추가되었습니다. 이와 함께, Solid Mechanics 인터페이스에서 사용 가능한 모든 Hyperelastic Material 는 Shell 인터페이스의 Layered Hyperelastic Material 에서도 사용할 수 있습니다. Composite Materials 모듈을 보유하고 있으면, 재질 모델은 다층 쉘에서 사용할 수 있고, 각 층은 서로 다른 재질 모델로 갖출 수 있습니다.

그림설명

고탄성 Delfino 재료 모델로 모델링한 구형 성게 포배. 플롯은 다양한 내압과 다양한 재료 매개 변수에 대한 변형된 반경과 변형되지 않은 반경 사이의 비율을 보여줍니다.



Nonlinear Material Models in the Layered Shell Interface


Layered Shell 인터페이스에 있는 Linear Elastic Material 노드는 Large Strain Plasticity을 모델링 할 수 있습니다. Layered Shell 인터페이스에서 Hyperelastic Material 노드에 Plasticity 을 추가할 수 있습니다. Plasticity 하위노드는 Large Strain Plasticity 방정식을 사용하며, 고 변형률 레벨에서 의미 있는 근사화 결과를 제공합니다. 이 기능을 사용하기 위해, Nonlinear Structural Materials 모듈과 Composite Materials 모듈이 필요합니다. Composite Materials 모듈이 있으면, 다층 쉘에서 재질 모델을 사용할 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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Damage Improvements


크랙 전파와 관련하여 새로운 위상기반 손상(phase-field-based damage) 모델을 포함한 Damage 특성에 몇 가지 개선 사항이 있습니다:

  • 과도 해석에서 새로운 점성 정규화 방법(viscous regularization method)
  • 콘크리트에 대한 Scalar damage와 Mazars damage 의 손상 발전 법칙을 통한 Polynomial strain softening 및 Multilinear strain softening 가능
  • Solid Mechanics 인터페이스의 Linear Elastic Material 노드에서 사용 가능한 Phase field damage 모델
  • Shell 인터페이스의 Linear Elastic Material 노드에서 사용 가능한 Damage 특성
  • Layered Shell 인터페이스의 Linear Elastic Material 노드에서 사용 가능한 Damage 특성
  • 신규 예제 모델: Brittle Fracture of a Holed Plate


천공 플레이트에 외력 적용 시, 균열 위상 발달

천공 플레이트에 외력 적용 시, 균열 위상 발달



Shape Memory Alloy Improvements


Shape Memory Alloy 특성 관련 몇 가지 개선 사항이 있습니다:

  • Shape Memory Alloy 재질 모델에 대한 사용자 입력이 물성값으로 사용됩니다.
  • Lagoudas 모델에서, 천이 온도 혹은 천이 응력을 이용하여 물성 데이터를 입력할 수 있습니다.
  • Souza–Auricchio 모델은 마텐사이트 종료 온도를 대신하여 기준 온도를 설명하기 위해 조정됩니다.
  • 탄성 도메인의 반경이 초기 항복 응력 대신 입력됩니다.
  • Lagoudas 및 Souza–Auricchio 형상기억합금 모델은 Truss 인터페이스에서 사용할 수 있습니다.

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New Default Plots


비탄성 변형을 나타내는 새로운 기본 윤곽선 플롯이 Plasticity, Porous Plasticity, Viscoplasticity, Creep, Viscoelasticity 및 Shape Memory Alloy에 추가되었습니다. 이러한 변화는 많은 예제들에서 확인할 수 있습니다.

등가 탄성 변형률에 대한 새로운 윤곽선 플롯.

등가 탄성 변형률에 대한 새로운 윤곽선 플롯.



New Tutorial Models


Nonlinear Structural Materials모둘에 대해 새로운 몇 가지 예제를 포함하고 있습니다.

Impact Analysis of a Golf Ball

골프공의 충돌. 그림은 볼의 중심에 작용하는 압축 변형을 나타냅니다.

골프공의 충돌. 그림은 볼의 중심에 작용하는 압축 변형을 나타냅니다.

Brittle Fracture of a Holed Plate

천공 플레이트에 외력이 작용할 때 균열 상장 모델.

천공 플레이트에 외력이 작용할 때 균열 상장 모델.


Plastic Strain Mapping

그림설명

두 가지 상이한 요소 간의 결과를 mapping한 후 탄소성 플레이트에 작용하는 von Mises 응력의 분포.

Inflation of a Spherical Rubber Balloon — Shell and Membrane Version

Membrane 및 Shell 인터페이스에서 풍선의 팽창 해석 시, 상이한 재질 모델에 대한 결과 비교.

Membrane 및 Shell 인터페이스에서 풍선의 팽창 해석 시, 상이한 재질 모델에 대한 결과 비교.


Powder Compaction of a Rotational Flanged Component

Large plastic strains 을 사용하여 제조하는 성분의 변형 모습.

Large plastic strains 을 사용하여 제조하는 성분의 변형 모습.