複合材料モジュールアップデート

複合材料モジュールのユーザー向けに, COMSOL Multiphysics® バージョン5.6には, 多孔質弾性積層シェルのモデリング, 複雑なラミネートの新しい層ベースのモデリングアプローチ, および積層シェルの損傷と非線形材料のサポートが含まれています. これらおよびその他の複合材料モジュールのアップデートについては, 以下をご覧ください.

多孔質弾性 (積層) シェルマルチフィジックスインターフェース

新しい多孔質 (積層シェル) マルチフィジックスインターフェースは層ごとに異なる特性を持つ多層ドメイン (板紙, 複合材料等) をモデル化できるようになりました. このインターフェースは, 新しい積層多孔質マルチフィジックスノードのついた, 積層シェルと新しい積層ダルシ―則インターフェースの組み合わせです.

新しいダルシー則インターフェースを使用して, 板紙, 複合材料, 合板などの層状多孔質媒体の間隙を通る流体の流れをシミュレートできます. 透過性と多孔性が非常に小さく, 圧力勾配が主な推進力となる低速の流れと多孔質媒体の流れをモデル化することができます.

この機能を使うには, 多孔質媒体流れモジュールと複合材料モジュールの両方が必要です.

プライベースのモデリングアプローチ

既存のゾーンベースのモデリングアプローチと比較して, 複雑な層をはるかに簡単に定義できる, プライベースのモデリングアプローチのサポートが追加されました. これは, 積層材料スタックノードの下の積層材料リンク, 積層材料, または単層材料サブノードの選択入力を使用して利用できます. サブノード(またはプライ)に異なる選択が割り当てられると, 積層材料スタックノードが自動的にゾーンを作成し, 各ゾーンに関する情報がスタックゾーン定義テーブルに表示されます. 各ゾーンは異なる積層材料として扱われ, それに応じてフィジックスおよびポスト処理で使用できます. この新機能は, 次のモデルで確認できます:

The COMSOL Multiphysics version 5.6 UI showing the Model Builder, Layered Material Stack settings, and a layer cross section preview for a composite panel model showing zones 1-6. この例では, プライベースのモデリングアプローチで作成されたゾーンは, スタックゾーン定義テーブルと積層断面プレビュープロットで確認できます.

FSDTシェルのパフォーマンス向上

シェルインターフェースの積層線形弾性材料オプションに実装された一次せん断変形理論(FSDT)シェルのパフォーマンスは, より単純な使用例のために大幅に改善されています. 完全な仮想固体領域に統合するのではなく, モデル化された表面にのみエネルギー式を統合する新しいNMQ公式が追加されました. 新しい公式は, 複合サイズの問題に非常に役立ち, ほとんどの場合に自動的に使用されます.

The COMSOL Multiphysics version 5.6 UI showing the Model Builder, 3D Plot Group settings, and a wind turbine composite blade in the Graphics window. 風力タービン複合ブレードのこの例では, 固有振動数解析の計算時間が, 新しいNMQ公式を使用して約17分から約7分に短縮されています.

積層材料連続性の接続タイプ

積層シェルインターフェースの連続性ノードに接続タイプの新しいオ プションが追加されました. 新しいオプションは, 詳細フィジックスオプションが有効になっている場合に使用できます. 接続タイプ入力の2つの選択肢は, ストレートとツイストです. ツイスト接続タイプは, 一方の層状材料の上部をもう一方の積層材料の下部に接続することにより, 2つの積層材料が逆の順序で並んで接続します, ツイスト接続は, 隣接する境界の方向が異なる場合に特に役立ちます.

積層シェルインターフェースのデフォルトの固体モデルの変更

積層シェルインターフェースの線形弾性材料のデフォルトの固体モ デルが等方性から直交異方性に変更されました. 直交異方性固体モデ ルの方が, 複合材料にとってより自然な選択だからです. 等方性材料を使用する場合, 同等の直交異方性特性が自動的に計算されます.

積層材料プレビュープロットの機能強化

積層材料プレビュープロットをアプリケーションに含めるためのサポートが追加されました. これは, 結果ノードの下の新しいプレビュープロットオプションとして利用可能です. このようなプロットを作成するために, 2つの新しいボタン積層断面プロットの作成と積層スタックプロットの作成が全ての積層材料ノードに追加されました. この新しい機能は, アプリケーションで使用できるだけでなく, さまざまなプレビュープロットをモデルに保存するためにも使用できます.

The COMSOL Multiphysics version 5.6 UI showing the Model Builder, 2D Plot Group settings, and a layered heating circuit model with zone 1-3: glass, glass silver, and glass nichrome. 結果ノードの下に作成された積層断面プレビュープロット. モデルに保存したり, アプリケーションでアクセスしたりできます.

積層線形弾性材料の混合配合

シェルインターフェースの積層線形弾性材料ノードで, 混合配合の使用のサポートが追加されました. 混合配合は, 圧力配合とひずみ配合の両方をサポートします. 圧縮率の低い材料の精度を向上させるために使用できます.

単層シェルでの混合配合は, 構造力学モジュールで利用できます. 複合材料モジュールが利用可能な場合, 混合配合は多層シェルでも使用できます.

積層線形弾性材料での粘性ダンピング

粘性ダンピングがシェルインターフェースの積層線形弾性材料ノードの下のダンピングサブノードに追加されました.

単層シェルの粘性ダンピングは構造力学モジュールで利用可能です. 複合材料モジュールが利用できる場合多層シェルでも粘性ダンピングが使用可能で, 個々の層で異なるダンピング値を与えることができます.

積層シェルの破壊

固体力学インターフェースで使用可能な全ての破壊モデルが, シェルイ ンターフェースの積層線形弾性材料ノード, および積層シェルインター フェースの線形弾性材料ノードでも使用できるようになりました. この機能を使用するには, 非線形構造材料モジュールが必要です.

シェルインターフェースの積層超弾性材料

固体力学インターフェースにおける全ての超弾性材料モデルがシェルインターフェースの積層超弾性材料ノードで利用できるようになりました. 複合材料モジュールが利用できる場合, この材料モデルは多層シェルにも使うことができ, 個々の層で異なる材料モデルを与えることができます.

積層シェル界面における大ひずみ塑性

積層シェルインターフェースの線形弾性材料で, 大ひずみ塑性をモデル 化できるようになりました. 固体力学インターフェースと同じ降伏関数と等方性硬化モデルのセットが利用可能です.

シェルインターフェースの超弾性材料ノードに可塑性を追加できるようになりました. 新しいサブノードは, 大ひずみ塑性公式を使用します. 固 体力学インターフェースの超弾性材料ノードと同じ降伏関数と等方性硬化モデルのセットを使用できます. この機能を使用するには, 非線形構造材料モジュールが必要です.

塑性の下の変数設定ノード

塑性ノードに変数設定と呼ばれる新しいサブノードが追加されました. これは, 積層シェルインターフェースの線形弾性材料ノードと, シェルお よびメンブレンインターフェースの積層線形弾性材料のサブノードとして使用できます. このノードの役割は, プラスチック自由度をリセットして, 応力緩和やアニーリングなどのケースをモデル化することです. この機能を使用するには, 非線形構造材料モジュールが必要です.

その他の改善

  • 積層シェルインターフェースの線形弾性材料ノードの外部応力サブノードに, 孔圧の新しいオプションが追加されました.
  • 積層シェル, シェルおよびメンブレンインターフェースでの可変厚レイヤーの処理の改善.
  • シェルインターフェースの剛体領域と積層線形弾性材料 (または同様のもの) の共通エッジには, デフォルトの連続性が課せられます.
  • 積層材料のすべてのインターフェースに数量を統合するための新しい演算子 xdintopallint が追加されました.
  • 剥離ノードは, 部分的なベースサーフェスを選択したいくつかのインターフェースにのみ追加できるようになりました.
  • シェルおよびメンブレンインターフェースの積層線形弾性材料の デフォルトプロットが改善されました.

新しいチュートリアルモデル

COMSOL Multiphysics® バージョン5.6ではいくつかの新しいチュートリアルモデルが複合材料モジュールに加わりました.

複合パネルでのプライドロップオフ

A composite panel model made up of various sections of laminate, shown in a rainbow color table. 千鳥状の層のドロップオフを持つテーパー複合ラミネートの厚いセクション, テーパーセクション, および薄いセクションの層ごとの応力分布. 荷重の位置と方向も矢印プロットを使用して表示されます.

アプリケーションライブラリタイトル:

ply_drop_off_in_a_composite_panel

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積上げシーケンスの最適化

A composite laminate modeled as a square with the mesh of the original shown intermixed with the optimized results shown in rainbow. 最適化前後の積上げシーケンスでの複合ラミネートの変形. 荷重の位置と方向も矢印プロットを使用して表示されます.

アプリケーションライブラリタイトル:

stacking_sequence_optimization

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加熱回路: 積層シェルバージョン

A heating circuit modeled as a black rectangle with a yellow and magenta meander. 新しい層ベースのモデリングアプローチを使用する加熱回路モデルの積層シェルバージョンのさまざまな層における応力分布と変形.

アプリケーションライブラリタイトル:

heating_circuit_layered

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