非線形構造材料モジュールアップデート

COMSOL Multiphysics® バージョン 5.4 の非線形構造材料モジュールでは Mullins 効果, もろい材質の破壊, 低圧縮性超弾性材料の新しいオプションが加わりました. これらの機能の詳細は以下をご覧ください.

Mullins 効果

Mullins 効果はゴムにおける破壊のような効果で, 材料が受けた最大歪に応力-歪曲線が依存する場合に起こります. この効果は超弾性材料機能の下にMullins 効果サブノードを追加することでモデル化できます. Mullins 効果をモデル化するためのよく使われるモデルとして Ogden-Roxburgh と Miehe があります.

A plot showing the Mullins effect for a model. 伸びに対する応力が 荷重-非荷重スキームでの Mullins 効果を示しています. 色は荷重の増加履歴を表しています. 伸びに対する応力が 荷重-非荷重スキームでの Mullins 効果を示しています. 色は荷重の増加履歴を表しています.

もろい材料の破壊

もらい材料において, 亀裂による破壊は重要な破綻メカニズムです. 新しく加わった線形弾性材料の下の破壊サブノード を使って連続ベースの破壊モデルを組合わせることができ, 荷重の深刻さの効果として荷重が柔軟化します. ユーザー定義式を含めて, 等価歪基準に基づいた様々なスカラー破壊モデルが用意されています. また, いくつかの異なる破壊進行の法則を選択することもできます. 破壊の強い局所性のために, 軟化材料モデルは数値的には難しい問題です. このために, ある有限の領域に亘る正則化法を使って破壊をスムージングするのが一般的です. そのような2つの方法であるクラックバンドと陰的勾配が利用可能です.

これらの機能は次のモデルで使われています:

Plots for analyzing damage in brittle materials. 欠きのある梁を曲げた際の破壊ゾーンを異なる正則化法で力-変位特性とともに解析しています. 欠きのある梁を曲げた際の破壊ゾーンを異なる正則化法で力-変位特性とともに解析しています.

低圧縮性超弾性材料の新しいオプション

ゴムなどの多くの超弾性材料は低い圧縮性を持ちます. そのような問題を解くには混合定式化のような特別な数値解法を使わなければなりません. 超弾性における非圧縮性かそれに近いモデリングのオプションが拡張され, 体積歪エネルギー寄与の異なる定式化を選択できるようになりました. 完全な非圧縮性もモデル化できます.

A demonstration of the options for hyperelastic materials with low compressibility. 完全非圧縮としてモデル化したゴムシール中の応力レベルと接触圧 完全非圧縮としてモデル化したゴムシール中の応力レベルと接触圧

新しいチュートリアルモデル

COMSOL Multiphysics® バージョン 5.4 で3つの新しいチュートリアルモデルが加わりました.