Aggiornamenti del Nonlinear Structural Materials Module
COMSOL Multiphysics® versione 5.3 arricchisce il Nonlinear Structural Materials Module con i modelli per materiali viscoplastici di Perzyna e Chaboche e con un nuovo tutorial che descrive come implementare la legge costitutiva viscoplastica di Lemaitre-Chaboche. Tutte le nuove funzionalità del Nonlinear Structural Materials Module sono descritte qui di seguito.
Nuova formulazione per le deformazioni inelastiche nelle analisi geometricamente non lineari
È stata introdotta una formula più rigorosa di decomposizione in deformazioni elastiche e inelastiche per i modelli che includono la nonlinearità geometrica. Le versioni precedenti di COMSOL® utilizzavano un approccio basato sulla decomposizione additiva, con poche eccezioni, ad esempio per le analisi in grandi deformazioni in campo plastico, che prevedevano, al contrario, la decomposizione moltiplicativa.
La decomposizione moltiplicativa è ora disponibile anche per:
- Dilatazione termica
- Dilatazione igroscopica
- Initial Strain
- External Strain
- Viscoplasticità
- Creep
La decomposizione moltiplicativa del tensore gradiente di deformazione è ora l'opzione predefinita per tutti i contributi inelastici negli studi in cui è attiva la non linearità geometrica. Il vantaggio principale è dato dalla possibilità di gestire diversi contributi di grande deformazione inelastica in un materiale. Inoltre, la linearizzazione risulta più coerente; ad esempio, è possibile prevedere con precisione la variazione delle frequenze proprie del sistema dovuta alla pura dilatazione termica. Per ripristinare il comportamento delle versioni precedenti di COMSOL Multiphysics®, è disponibile la nuova casella di controllo Additive strain decomposition nella finestra impostazioni dei rispettivi modelli di materiale.
Tra i miglioramenti introdotti, l'attributo External Strain sotto i nodi Linear Elastic Material e Nonlinear Elastic Material è stato ampliato con diverse nuove opzioni. Queste opzioni consentono di specificare le deformazioni inelastiche in varie forme; è anche possibile trasferire deformazioni inelastiche da altre interfacce fisiche a questo attributo. Inoltre, è stato aggiunto anche al nodo Hyperelastic Material un attributo External Strain con proprietà simili.
Nuovi modelli di materiale viscoplastico
Sono stati inclusi due nuovi modelli di materiale viscoplastico: Perzyna e Chaboche. Questi modelli sono adatti ai casi in cui lo sforzo di snervamento ha una forte dipendenza dalla velocità di deformazione. Il modello di materiale viscoplastico già disponibile è stato inoltre potenziato in modo tale che le proprietà del materiale possano essere ereditate direttamente da un nodo Material.
Deformazioni viscoplastiche, calcolate con il nuovo modello di materiale viscoplastico, in un campione di prova.
Modelli di poro-plasticità
I modelli di poro-plasticità sono importanti quando si simula, ad esempio, la compattazione della polvere. Al contrario dei modelli di plasticità classici, in cui si suppone che la deformazione plastica non modifichi il volume, la porosità è un parametro importante nei modelli di plasticità porosa. Sono ora disponibili cinque modelli:
- Shima-Oyane
- Gurson
- Gurson-Tvergaard-Needleman
- Fleck-Kuhn-McMeeking
- FKM-GTN
Legge di flusso associata per la funzione di snervamento di Tresca
Una legge di flusso associata è stata aggiunta alla funzione di snervamento di Tresca nelle analisi di plasticità. Come prima, la legge di flusso predefinita utilizza come potenziale plastico la superficie di snervamento di von Mises, ma questo settaggio può essere modificato nella finestra impostazioni.
Dilatazione termica anisotropa e dilatazione igroscopica per materiali iperelastici
La funzionalità Thermal Expansion, attributo del nodo Hyperelastic Materials, è stata potenziata con la possibilità di specificare coefficienti ortotropi e anisotropi di dilatazione termica. Allo stesso modo, è ora possibile definire coefficienti ortotropi e anisotropi di dilatazione igroscopica nel nodo Gygroscopic Swelling.
Nuovo tutorial: Modello viscoplastico di Lemaitre-Chaboche
La maggior parte dei metalli e delle leghe subisce deformazioni viscoplastiche a temperature elevate. In caso di carico ciclico, per descrivere effetti come ratcheting, incrudimento e addolcimento, o rilassamento dello sforzo, è necessaria una legge costitutiva che includa sia l'incrudimento isotropo sia quello cinematico. Il modello viscoplastico di Lemaitre-Chaboche combina l'incrudimento isotropo con l'incrudimento cinematico non lineare per modellare questi effetti. Questo modello è usato tipicamente in settori quali la manifattura additiva, la saldatura laser, il taglio laser e il trattamento termico di metalli e leghe ad alte temperature. Il tutorial mostra come utilizzare la legge costitutiva viscoplastica di Lemaitre-Chaboche su un campione di prova.
Deformazioni viscoplastiche, calcolate utilizzando il modello viscoplastico di Lemaitre-Chaboche, in un campione di prova dopo quattro cicli di carico con una velocità di deformazione di 0.001 s-1.
Percorso dell'Application Library:
Nonlinear_Structural_Materials_Module/Viscoplasticity/lemaitre_chaboche_viscoplastic_model