Points forts de COMSOL Multiphysics^® 6.2

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Nouveautés du module Structural Mechanics

Pour les utilisateurs du module Structural Mechanics, la version 6.2 de COMSOL Multiphysics^® ajoute une interface Champ de phase dans les solides, une méthode d'extension virtuelle de fissure pour la mécanique de la rupture, et une fonctionnalité permettant l'analyse statique de structures accélérées et non contraintes. Découvrez ces nouveautés et bien plus encore ci-dessous.

Nouvelle interface Champ de phase dans les solides

La modélisation en champ de phase peut être utilisée pour de nombreuses applications physiques, et une nouvelle interface Champ de phase dans les solides a été introduite dans cette version. Il s'agit d'une interface dédiée à la modélisation des phénomènes impliquant des interfaces mobiles dans les solides, tels que la propagation des fissures, l'évolution de l'endommagement et la croissance des joints de grains.

Modélisation par champ de phase de l'initiation et de la propagation de fissure dans une éprouvette de traction compacte élastoplastique.

Nouvelle interface Transport dans des solides

Une nouvelle interface Transport dans des solides a été ajoutée pour modéliser le transport d'espèces, l'électromigration, la fragilisation par l'hydrogène et d'autres phénomènes de transport dans les matériaux solides. L'interface permet des études stationnaires et temporelles du transport d'une ou plusieurs espèces. En outre, si le problème de diffusion est soumis à des contraintes, l'interface Transport dans les solides peut être couplée à une interface Mécanique du solide.

Un modèle d'électromigration en palette de couleurs Thermal.

Electromigration sous l'effet du champ électrique et des gradients de concentration, de contrainte hydrostatique et de température.

Nouveau couplage multiphysique de poroélasticité insaturée

Un nouveau couplage multiphysique, Poroélasticité insaturée, a été ajouté pour relier une interface Transport d'humidité dans des solides à une interface Mécanique du solide. Ce couplage bidirectionnel impose la pression de l'humidité comme une force dans les pores, tandis que les déformations structurelles qui en résultent modifient les coefficients de stockage et la porosité. Ce type d'études peut être facilement configuré à l'aide de la nouvelle interface multiphysique Poroélasticité insaturée, qui ajoute automatiquement une interface Transport d'humidité dans des solides, une interface Mécanique du solide et un couplage multiphysique Poroélasticité insaturée. Le tutoriel Moisture Transport in a Paperboard Roll illustre cette nouvelle fonctionnalité. Notez que celle-ci nécessite le module Porous Media Flow ou le module Heat Transfer.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le constructeur de modèle avec le nœud Poroélasticité insaturée mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle bois-béton dans la fenêtre graphique.

Humidité relative dans un plancher composite bois-béton, déterminée à l'aide du couplage multiphysique Poroélasticité insaturée.

Nouvelle interface multiphysique Interaction magnétique-élastique en machine tournante

Dans certains systèmes en rotation, tels que les moteurs électriques, il peut être nécessaire de prendre en compte le couplage bidirectionnel entre le champ magnétique et les déformations structurelle. La nouvelle interface multiphysique Interaction magnétique-élastique en machine tournante couple une interface Mécanique du solide et une interface Machine tournante, magnétique associées à des fonctionnalités de maillage mobile. Un nouveau couplage multiphysique, Forces magnétiques, machine tournante, permet d'appliquer les chargements provenant des contraintes magnétiques de Maxwell sur la structure tournante flexible. Par ailleurs, la déformation causée par la combinaison des forces magnétiques et centrifuges affectera le champ magnétique. Le nouveau modèle Electromagnetic and Mechanical Analysis of an Interior Permanent Magnet Motor montre comment cette interface peut être utilisée pour étudier les déformations et la distribution des contraintes dans un moteur électrique. Notez que cette fonctionnalité et le tutoriel requièrent le module AC/DC.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Forces magnétiques, machines tournantes mis en évidence ; la fenêtre de réglages correspondante ; et les deux graphiques de résultats d'un modèle de moteur.

Densité du flux magnétique et contraintes dans un moteur à aimant permanent interne, modélisé à l'aide de l'interface multiphysique Interaction magnétique-élastique en machine tournante.

Nouveau couplage multiphysique Dilatation thermique, couche mince

Le nouveau noeud de couplage multiphysique Dilatation thermique, couche mince permet de coupler la dilatation thermique des frontières dotées d'un modèle de matériau Couche mince au champ de température calculé sur ces mêmes frontières par une interface Transfert de chaleur. Cette nouvelle fonctionnalité est illustrée dans le tutoriel Heating Circuit.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Dilatation thermique, couche mince mis en évidence ; la fenêtre de réglages correspondante ; et trois fenêtres graphiques montrant un modèle de circuit chauffant.

Contrainte, potentiel électrique et température calculés dans un circuit de chauffage modélisé à l'aide du nouveau couplage multiphysique Dilatation thermique, couche mince.

Structures non contraintes dans le cadre de la modélisation du contact

Les problèmes de contact présentent souvent des contraintes insuffisantes avant que le contact ne soit établi. En conséquence, la matrice de rigidité devient singulière. Une nouvelle fonctionnalité de Stabilisation a été ajoutée pour pallier cette difficulté inhérente. Les tutoriels Prestressed Bolts in a Tube Connection et Prestress of Main Bearing Cap Bolts ont été mis à jour pour illustrer l'utilisation de cette fonctionnalité.

Modèle de demi-bride montrant la pression de contact en palette de couleurs Rainbow.

Pression de contact dans une bride boulonnée.

Calcul de la distorsion

Dans certaines applications, telles que les circuits imprimés, une surface plane doit conserver un degré de planéité suffisant pour que la structure fonctionne correctement même après application du chargement. Une nouvelle fonction Distorsion a été ajoutée aux interfaces Mécanique du solide, Coque et Coque multicouche pour évaluer la déviation d'une surface par rapport à sa forme d'origine. L'utilisation de cette nouvelle fonctionnalité est illustrée dans les tutoriels mis à jour Thermal Stresses in a Layered Plate et Heating Circuit.

Un modèle de circuit de chauffage montrant la distorsion et la surface plane.

Comparaison entre une surface distordue (colorée) et une surface parfaitement plane (grise semi-transparente).

Cavités remplies de fluides

Une nouvelle fonctionnalité Cavité enfermée a été ajoutée à l'interface Mécanique du solide. Celle-ci permet de modéliser des cavités fermées, remplies de fluide, sans qu'il soit nécessaire de mailler la cavité elle-même. La pression dans la cavité agit comme un chargement sur la structure, et le volume de la cavité est contrôlé par les déformations structurelles. Il existe plusieurs équations d'état pour le contenu d'une cavité ( tel qu'un gaz isotherme ou adiabatique ou un fluide incompressible). Cette nouvelle fonctionnalité est illustrée dans les tutoriels Hyperelastic Seal et Biventricular Cardiac Model.

Gonflage d'un ballon à l'aide d'une pompe à air. Le piston en mouvement à l'intérieur de la pompe à air diminue le volume enfermé, augmentant ainsi la pression de l'air à l'intérieur du ballon.

Méthode d'extension virtuelle de la fissure

Une nouvelle fonction Extension virtuelle de la fissure a été ajoutée comme alternative à la méthode intégrale J pour déterminer les taux de restitution de l'énergie et les facteurs d'intensité des contraintes. Grâce à cette nouvelle fonctionnalité, vous pouvez effectuer les mêmes analyses, mais en tenant compte des chargements volumiques et de la dilatation thermique. Cette fonctionnalité est utilisée dans la nouvelle version du tutoriel Single Edge Crack.

Un modèle montrant la contrainte autour d'une fissure en palette de couleurs Prisme.

Champ de contraintes dans une plaque présentant une seule fissure sur le bord et sollicitée en traction.

Analyse de relaxation inertielle

L'analyse de la relaxation inertielle est un cas particulier d'analyse statique pour les structures non contraintes qui sont accélérées par des chargements externes, et où ces chargements externes et les forces d'inertie de la structure doivent maintenir un équilibre dynamique des forces. Dans toutes les interfaces de Mécanique des structures, une nouvelle fonctionnalité de Relaxation inertielle a été ajoutée. Cette fonctionnalité peut être utilisée pour automatiser la mise en place d'une séquence d'étude spécifique qui calcule le champ d'accélération, les forces d'inertie correspondantes et les contraintes résultantes. Cette nouvelle fonctionnalité est utilisée dans la version mise à jour de Bracket - Structural Mechanics Tutorials.

Un modèle d'avion montrant la déformation des ailes en palette de couleurs Prism.

Déformation des ailes d'un avion lors d'une manoeuvre de redressement.

Matériau piézoélectrique, multicouche dans l'interface Coque

Pour l'interface Coque, une nouvelle fonctionnalité Matériau piézoélectrique, multicouche est disponible. Celle-ci permet d'économiser du temps d'assemblage et de calcul pour la simulation de composites piézoélectriques minces. Notez que cette nouvelle fonctionnalité nécessite le module AC/DC ou le module MEMS. Avec le module Composite Materials, la fonctionnalité peut être utilisée dans les coques multicouches, où les couches individuelles peuvent avoir des propriétés matériaux différentes.

Modèle de résonateur montrant le mode S0 en palette de couleurs Rainbow.

Le mode S0 d'un résonateur à onde de Lamb à 7.99 GHz, calculé en utilisant l'interface Coque et la nouvelle fonctionnalité Matériau piézoélectrique, multicouche.

Améliorations apportées à la fonctionnalité Fibres

La possibilité d'ajouter une distribution de fibres à un matériau en ajoutant un sous-noeud Fibres a été introduite dans la version 6.0. Dans la version 6.2, plusieurs améliorations ont été apportées à cette fonctionnalité. Par exemple :

Désormais, cette fonctionnalité est également disponible dans l'interface Coque. Dans ce contexte, les fibres peuvent également se voir attribuer une rigidité de flexion et une position dans l'épaisseur de la coque.
La loi de comportement des fibres peut maintenant être une fonction générale non linéaire entre la contrainte et la déformation.
Le sous-noeud Fibres peut maintenant aussi être ajouté aux lois de comportement dans une fonctionnalité de Couche mince.

Vous pouvez voir ces mises à jour dans le nouveau tutoriel Tire Inflation.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Fibres mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de béton dans la fenêtre graphique.

Les renforts d'une dalle de béton peuvent être modélisés en plaçant des fibres à une certaine position dans l'épaisseur d'une coque.

Un modèle de pneu montrant les contraintes dans la palette de couleurs Prism.

La contrainte de von Mises dans les cordes de renfort d'un pneu.

Déplacement limité

La possibilité d'imposer un déplacement limité (c'est-à-dire la distance maximale qu'un point, une arête ou une frontière peut parcourir dans une certaine direction) a été ajoutée aux interfaces Mécanique du solide, Dynamique multicorps, Coque, Coque multicouche et Membrane. Cette fonctionnalité peut être considérée comme une version simplifiée de l'analyse de contact, ne faisant pas intervenir d'objet supplémentaire pour arrêter le mouvement. Dans les versions précédentes, cette fonctionnalité n'était disponible que dans les interfaces d'arêtes, telles que Poutre ou Treillis, et ne s'appliquait donc qu'aux arêtes ou aux points.

Un guide d'alignement de conduite limitant le déplacement radial de la conduite. Une condition limite de type Déplacement imposé avec l'option Limité est utilisée plutôt qu'une analyse complète du contact. Le guide d'alignement - représenté ici par un anneau - permet de visualiser les limites de déplacement, mais n'est pas inclus dans le modèle.

Mise à jour du graphique de bandes d'octave

Le graphique Bandes d'octave peut désormais être utilisé pour analyser les résultats d'une simulation transitoire. Les données transitoires sont ramenées au domaine fréquentiel avant d'être analysées. Le graphe Bandes d'octave dispose désormais d'un type d'entrée Général (non-dB) qui peut être utilisé pour analyser les données d'absorption en acoustique ou les données de vitesse de vibration pour tracer une fonction de réponse en fréquence (FRF) dans un modèle de vibrations de structure.

Nouveaux tutoriels et mise à jour de tutoriels existants

La version 6.2 de COMSOL Multiphysics^® enrichit le module Structural Mechanics de plusieurs nouveaux tutoriels, et met à jour des tutoriels existants.

Elastic Cloaking with Polar Material

Quatre graphiques d'un modèle d'occultation élastique en palette de couleurs Wave Light.

Comparaison entre le champ libre généré par une charge ponctuelle et le champ autour d'un obstacle occulté.

Nom de l'application:
elastic_cloaking
Lien de téléchargement de l'application

Scattered-Field Formulation for Elastic Waves

Six graphiques montrant le champ diffus en palette de couleurs Spectrum.

Ondes P et S atteignant une cavité, une inclusion rigide et une inclusion élastique.

Nom de l'application:
scattered_field_elastic_waves
Lien de téléchargement de l'application

Homogenized Model of a Corrugated Sheet

Six graphiques d'un modèle de tôle ondulée en palette de couleurs Rainbow.

Les propriétés homogénéisées d'une tôle ondulée sont déterminées par l'application d'un certain nombre de cas de chargement élémentaires sur une cellule unitaire.

Nom de l'application:
corrugated_sheet
Lien de téléchargement de l'application

Ladder Frame

Un modèle de cadre d'échelle montrant les contraintes dans la palette de couleurs Prism.

Distribution des contraintes et chargements appliqués à un châssis en échelle de camion léger.

Nom de l'application:
ladder_frame
Lien de téléchargement de l'application

Micromechanical Model of a Triply Periodic Minimal Surface (TPMS)-Based Composite

Un modèle de cellule unitaire gyroïde en sarcelle et rose.

Une cellule unitaire gyroïde est soumise à des conditions aux limites périodiques pour obtenir des propriétés mécaniques et thermiques homogénéisées.

Nom de l'application:
micromechanical_model_of_a_tpms_composite
Lien de téléchargement de l'application

Eigenfrequency Shifts Caused by Temperature Changes

Quatre graphiques d'un modèle de cantilever dans la palette de couleurs Aurora Borealis.

La sensibilité des fréquences propres aux changements de température est étudiée pour différents types de conditions aux limites.

Nom de l'application:
frequencyshift
Lien de téléchargement de l'application

Micromechanical Model of a Piezoelectric Fiber Composite

Un modèle composite en sarcelle et rose.

Les propriétés piézoélectriques homogénéisées sont calculées pour un composite dont les fibres et la matrice sont constituées de différents matériaux piézoélectriques.

Nom de l'application:
micromechanical_model_of_a_piezoelectric_composite
Lien de téléchargement de l'application

Postbuckling Analysis Using an Incremental Arc Length Method

Graphique 1D montrant la force en fonction du déplacement avec une ligne rouge et des cercles noirs.

Force en fonction du déplacement pendant le claquement d'une coque légèrement cylindrique, simulé à l'aide d'une méthode incrémentale par longueur d'arc.

Nom de l'application:
postbuckling_shell_arclength
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Vacancy Electromigration in Integrated Circuit (IC) Interconnect Lines

La concentration et le flux total de lacunes dans un métal sont représentés en palette de couleurs Rainbow Light.

La migration des lacunes dans un métal - sous l'effet des champs électriques, des gradients de concentration, de contrainte hydrostatique et de température - est un phénomène fortement couplé.

Nom de l'application:
vacancy_electromigration
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Electromagnetic and Mechanical Analysis of an Interior Permanent Magnet Motor

Deux modèles de moteurs, avec les contraintes représentées dans le modèle de gauche et le champ magnétique représenté à droite.

Contrainte (à gauche) et champ magnétique (à droite) lors d'une simulation transitoire d'un moteur à aimant permanent interne (IPM).

Nom de l'application:
interior_pm_motor_stress_analysis
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Hydrogen Diffusion in Metals

Un modèle d'éprouvette métallique montrant la concentration en palette de couleurs Prism.

Concentration et flux d'hydrogène dans un éprouvette métallique entaillée soumise à la diffusion induite à la fois par la concentration et par la contrainte.

Nom de l'application:
hydrogen_diffusion
Lien de téléchargement de l'application

Bracket — Inertia Relief Analysis

Un modèle de fixation montrant la contrainte en palette de couleurs Prism et le champ d'accélération via des flèches bleues.

La contrainte et le champ d'accélération lorsque le composant est soumis à des forces entraînant une accélération angulaire libre.

Nom de l'application:
bracket_inertia_relief
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Moisture Transport in a Paperboard Roll*

*nécessite le module Porous Media Flow

Un modèle de rouleau de carton montrant la distribution de l'humidité relative.

Distribution de l'humidité relative et déformation dans un rouleau de carton.

Nom de l'application:
paperboard_roll
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Bracket — Harmonic Vibration Fatigue (nécessite le module Fatigue)

Vue rapprochée d'un modèle de fixation montrant la fatigue dans la palette de couleurs Prism.

Fatigue dans une fixation soumise à des chargements statiques et harmoniques pendant un balayage en fréquence linéaire.

Nom de l'application:
bracket_fatigue_harmonic_vibration
Lien de téléchargement de l'application

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