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COMSOL Multiphysics® 6.1 リリースハイライト

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マルチボディダイナミクスモジュールアップデート

マルチボディダイナミクスモジュールのユーザー向けに, COMSOL Multiphysics® バージョン 6.1 では, 接触モデリングの改善, ワイヤーとケーブルを解析するためのインターフェース, およびアセンブリ内の境界間の連続性を強化するための新しい方法が導入されています. これらのアップデートと詳細については, 以下をお読みください.

接触モデリングの強化

接触モデリング機能には, 次のようないくつかの追加と改善が行われました:

  • 新しい, より高速な接触先検索アルゴリズムが実装されました. これは, 大規模な 3D モデルの場合に特に有利です.
  • 接触方程式を定式化するための新しい方法である Nitsche の方法が追加されました. これは, 余分な自由度を追加しない堅牢な方法です.
  • すべての接触モデルに, 接触方程式の新しい, より安定した定式化が追加されました.
  • 自己接触が改善されました. この定式化は, 接触ペアの両側で対称になりました.


円錐形の穴に押し込まれた弾塑性パイプのアニメーション. 自己接触はいくつかの場所で発生します.

ワイヤーのフィジックスインターフェース

ケーブルまたはワイヤーのシステムを個別に, または他のタイプの構造と組み合わせて解析するために, 新しい ワイヤーインターフェースが追加されました. ワイヤーは, 自重で事前応力がかかっていたり, たるんだりしている可能性があります. この新しい機能は, 次のモデルで見ることができます:


支持点が内側に移動したときの重力荷重下のワイヤのグリッド内の力. グリッドの一部が剛体面上に置かれます.

連結アセンブリの新しい方法

Nitsche 法が追加され, アセンブリ内の境界間の連続性が強化されました. 従来のポイント拘束と比較すると, 2 つの重要な利点があります:

  1. 両側のメッシュが一致していない場合に, 解の局所的な乱れが大幅に減少します.
  2. 拘束が追加されないため, 数値的に敏感で, 計算量の多い拘束除去をする必要がなくなります.

Two rectangular objects with red arrows and the stress shown in the Wave Light color table.
不一致メッシュを接続するために従来の拘束または新しい Nitsche法を使用した場合の局所応力外乱の比較.

コンポーネントモード合成の強化

コンポーネントモード合成 (CMS) 解析でシェル要素を使用できるようになりました. また, CMS 分析用のモデルの設定を容易にする一般的な改善点もいくつかあります.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Reduced Flexible Components node highlighted, the corresponding Settings window, and a washing machine model in the Graphics window.
洗濯機のダイナミクスの解析. 筐体を表すシェルが CMS コンポーネントに縮小されると, 解析時間は 半分に短縮されます.

ベース励振

構造上の動的荷重は, すべての支持点の特定の加速度で構成されているのが一般的です. この例としては, 部品が試験のために加振台に取り付けられている場合や, 建物が長い波長の地面加速度を受ける場合があります. このタイプの負荷は, 新しい ベース励振機能を使用して, より自然に記述できるようになりました.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Base Excitation node highlighted, the corresponding Settings window, and a motherboard model in the Graphics window.
ランダム振動解析で 3 つの入力パワー スペクトル密度 (PSD) が使用されているベース励振機能の使用例. ベース励振はモデル全体の特性であるため, この機能には選択肢がありません.

結果としての荷重

境界荷重および一連の点荷重の場合, 荷重タイプリストから合力オプションを選択して, 特定の点に対する合計の力とモーメントを指定できるようになりました. これにより, 人工的な拘束を課したり, 実際の荷重分布を長時間計算したりすることなく, 荷重合力を簡単に適用できます. 荷重分布の想定形状を制御することができます.


合力モーメントとして与えられる曲げ荷重は, 3D ソリッドとしてモデル化された梁の端に適用されます. 実際の負荷分散は矢印で示されています.

剛体連結の改善

剛体連結は, 荷重の適用やオブジェクトの接続など, 抽象的なモデリングに重要なツールです. その機能は, 次の 3 つの点で強化されています:

  1. ローカル座標系で指定された方向など, 選択した自由度を切断できるようになりました. このオプションを使用すると, 過剰な拘束を解放し, 局所的な応力集中を減らすことができます.
  2. 3D の 2 点固定連結の場合, 潜在的な回転特異点を自動的に抑制することができます.
  3. 新しいデフォルトとして, 剛体連結によって生成される自由度がスタディシーケンスでグループ化されるようになりました. これにより, モデルツリー内のノードの数を大幅に減らすことができ, 収束許容値に手動スケーリングを適用しやすくなります. 同じ変更がアタッチメント機能にも適用されます.

Three rigid connector models where one has red arrows and two are in the Prism color table.
解放された自由度の影響. 内圧付きの減速機は, 一番左の図の茶色の面に示されているように, 端に固定コネクターがあります. 標準的な定式化では, 中央の図に示すように, 剛性に関する仮定によって半径が一定に保たれます. 一番右の図では, 半径方向の変位が剛体コネクターで解放されています. たとえば, 任意の方向に荷重を適用したり, 他のドメインに接続したりすることは引き続き可能です.

ローカル座標系における結果

構造力学インターフェースで共通の量を評価するためにローカル座標系結果ノードを追加することで, 任意の数のローカル座標系を簡単に定義できるようになりました. 利用可能な変換された量の中には, 応力, 歪み, 変位, および材料特性があります.

Two cylindrical models showing direct strain in the Prism color table.
円柱対称のジオメトリのグローバル x 方向および方位角方向の直接ひずみ.

事前定義プロット

事前定義されたプロットの一般的な機能により, 構造力学インターフェースが大幅に更新されました. 定義済みプロットはデフォルトプロットに似ていますが, ユーザーが選択するまでモデルビルダーに挿入されないという重要な違いがあります. 次の3つの利点があります:

  1. スタディごとに生成されるデフォルトプロットの数が大幅に減少します.
  2. 以前のバージョンのデフォルトのプロットに加えて, いくつかの新しい有用なプロットが [定義済みプロットの追加] メニューから利用できるようになりました.
  3. 事前応力下動的解析の荷重ステップなど, 中間スタディステップの結果プロットを直接利用できます.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Results node highlighted, the corresponding Settings window, an elastic roller chain model in the Graphics window, and the Add Predefined Plot window opened on the right.
チューブ連結モデルの事前定義プロット追加ウィンドウ.