非线性结构材料模块

通过各种非线性材料模型扩展结构分析

许多材料具有非线性应力 - 应变关系,特别是在较高的应力和应变水平处。在分析由此类材料制成的物体时,您需要考虑这些非线性。非线性结构材料模块,附加到结构力学模块或者MEMS模块,包含数十种材料模型,以帮助您建模各种固体材料。

地质力学模块,类似但独立的附加到结构力学模块,专门用于岩土和岩石等岩土应用中常见的材料。

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一个银色支架模型,显示最大膨胀下蓝色的压力。

多体造型非线性结构材料

建模非线性材料的功能增加了结构力学模块或MEMS模块内的所有结构分析。结合线性弹性,超弹性或非线性弹性材料,具有非线性效应,如可塑性,蠕变,粘胶塑料或损坏,并使用COMSOL多发性的多功能性betvicror伟德2021欧洲杯®模拟软件包括与几个点击次数的多体耦合。您甚至可以根据例如压力或应变不变性定义自己的模型。创建自己的流动规则和蠕变定律,以及您自己的高弹性的应变能量密度函数。

MultiphySics功能内置于COMSOL Multiphysics中betvicror伟德2021欧洲杯®用于建模热膨胀,孔隙压力,流体结构相互作用和更多多学科现象的软件平台。包括在非线性材料模块中的所有结构材料都是多体验的。

非线性结构材料模块中的材料模型

下面列出了许多可用的材料模型,并在软件中具有屏幕截图。

光纤设置和动脉墙壁模型的特写镜头视图在图形窗口里。

超弹性

基于应变能密度函数的应力和应变与应变与应变之间的非线性关系的模拟材料模拟材料。这种类型的材料通常在橡胶,泡沫和生物组织中发现。许多不同的超弹性材料型号可在非线性结构材料模块中提供,但您还可以定义自己的应变能量密度函数。以下内容性模型可用:

  • arruda-boyce.
  • Blatz-ko.
  • 迪尔诺
  • 延伸管
  • Fung各向异性
  • 绅士
  • Mooney-rivlin.
    • 两个参数
    • 五个参数
    • 九个参数
  • 麦克兰
  • neo-howsean.
  • 奥格登
  • 圣雅纳 - 柯彻夫夫
  • Storakers.
  • van der waals.
  • varga.
  • yeoh.
  • 纤维(各向异性超弹性)
    • Holzapfel-Gasser-Ogden
    • 线性弹性
    • 用户定义的各向异性超弹性
  • 穆林斯效果
    • Ogden-Roxburgh
    • 宫河
  • 大应变粘弹性
多孔可塑性设置和粉末紧凑机器模型的特写镜头视图在图形窗口里。

多孔可塑性

土壤,多孔金属和聚集体中塑性变形的建模具有传统金属塑性的主要差异:产量功能和塑料电位不仅根据偏离引起的应力张量来定义,而且还包括对静水压压力的依赖性。以下多孔塑性模型可供选择:

  • Shima-Oyane.
  • Gurson.
  • Gurson-Tvergaard-Constleman
  • Fleck-Kuhn-McMeeeeking
  • fkm-gtn.
  • 加盖德鲁克 - 普拉格
  • 大应变多孔可塑性
  • 非本体可塑性
    • 隐含梯度
形状记忆合金设置的特写镜头视图和一个支架模型在图形窗口里。

形状记忆合金

形状记忆合金是指在经历大变形后,可以记住其原始形状的材料,当加热到一定的温度时。非线性结构材料模块中可用的材料型号为奥氏体和马氏体开始和结束温度以及重要的相变参数提供必要的设置。提供两个常见的SMA型号:Lagoudas和Souza-AuRicchio。

蠕动设置的特写镜头视图和涡轮定子模型​​在图形窗口里。

蠕变和粘塑料

蠕变是一种非弹性时间依赖性变形,当在足够高的温度下材料经受压力(通常小于屈服应力)时发生的非弹性时间依赖性变形。在Cobetvicror伟德2021欧洲杯msol Multiphysics.®,有几种蠕变模型可以通过添加额外的蠕变节点来彼此组合。粘胶塑料的材料模型用于速率依赖性的无弹性变形,这些模型也作为其行为的一部分进行了蠕变。以下蠕变和粘塑料型号可供选择:

  • 蠕动
    • 诺顿(电力法)
    • Norton-Bailey.
    • Garofalo(双曲线)
    • co
    • nabarro-herring.
    • 韦特曼
    • 用户定义的蠕变
    • 各向同性的硬化
      • 时间硬化
      • 菌株硬化
      • 用户自定义
    • 热效应
      • arrhenius.
      • 用户自定义
  • 粘塑料
    • 阿兰
    • chaboche.
    • Perzyna.
    • 各向同性的硬化
      • 线性
      • Ludwik.
      • 约翰逊厨师
      • 迅速
      • voce.
      • Hockett-Sherby.
      • 用户自定义
    • 运动硬化
      • 线性
      • 阿姆斯特朗 - 弗雷德里克
      • chaboche.
可塑性设置的特写镜头视图和栏杆颈缩模型在图形窗口里。

可塑性

许多材料具有独特的弹性状态,其中变形是可恢复的,并且独立于路径。当压力超过一定程度时,产量限制,将出现永久性塑料菌株。弹塑性材料模型是常见的,既有涂抹金属和土壤。使用非线性结构材料模块,您可以定义具有小型或大塑料菌株的弹性材料建模的性质,包括用户定义的屈服表面和流量规则。以下可塑性模型可供选择:

  • von mises收益标准
  • TRESCA产量标准
  • 原位山标准
  • 各向同性的硬化
    • 线性
    • Ludwik.
    • 约翰逊厨师
    • 迅速
    • voce.
    • Hockett-Sherby.
    • 用户自定义
  • 运动硬化
    • 线性
    • 阿姆斯特朗 - 弗雷德里克
    • chaboche.
  • 完美的塑料硬化
  • 大应变可塑性
  • 非本体可塑性
    • 隐含梯度
非线性弹性材料设置的特写镜头视图和3d和1d绘图的两个图形窗口。

非线性弹性

与中温度关系变得显着非线性的超塑性材料相反,即使在无限菌株处,非线性弹性材料也存在非线性应力 - 应变关系。以下非线性弹性模型可用:

  • ramberg-osgood
  • 权力法
  • 单轴数据
  • 剪切数据
  • 双线性弹性

附加的材料型号可用地质力学模块

模型建造者的特写镜头视图与粘蛋白节点的突出显示和高尔夫球模型在图形窗口里。

粘弹性

即使装载及时恒定,粘弹性材料也具有时间依赖性的响应。许多聚合物和生物组织表现出这种行为。包括在结构力学模块和MEMS模块中的线性粘弹性是通常使用的近似,其中应力在应变和其时间衍生物上线性取决于(应变率)。非线性弹性和超弹性材料模型可以用粘弹性延伸,以实现非线性应力 - 应变关系。以下粘弹性模型可供选择:

  • 小应变粘弹性1
    • 汉堡
    • 广义kelvin-voigt
    • 广义麦克斯韦尔
    • Kelvin-Voigt
    • 麦克斯韦尔
    • 标准线性固体
    • 分数衍生物
    • 体积和偏离粘度粘弹性
  • 温度效果
    • 威廉姆斯 - 岸上渡轮
    • arrhenius.
    • 工具 - Narayanaswamy-Moynihan
    • 用户自定义
  • 大应变粘弹性
    • 广义麦克斯韦尔
    • Kelvin-Voigt
    • 标准线性固体
损坏设置的特写镜头视图和2d和1d绘图的两个图形窗口。

损害

在机械载荷下,Quasibritts材料的变形如混凝土或陶瓷,其特征在于初始弹性变形。如果超过临界压力或应变水平,则非线性裂缝阶段将遵循弹性相。随着达到这种关键值,裂缝生长并扩散,直到材料骨折。裂缝的发生和生长在脆性材料的失败中起重要作用,并且有许多理论来描述这种行为。以下损坏型号可用:

  • 等效应变标准
    • 朗达
    • 平稳朗肯
    • 弹性应变张量的规范
    • 用户自定义
  • 阶段损坏
  • 正则化
    • 裂缝乐队
    • 隐含梯度
    • 粘性正则化
  1. 包含在结构力学模块和MEMS模块中

每个企业和每一个模拟需求都不同。

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