复合材料模块

改进产品设计的模型复合结构

复合材料是一种由两个或多个集成成分组成的异质材料,以增强结构性能。复合材料模块是结构力学模块这为您带来了用于分析分层复合结构的建模工具和功能。分层的复合材料,例如纤维增强的塑料,层压板和三明治面板,广泛用于制造飞机组件,航天器组件,风力涡轮机叶片,汽车组件,建筑物,船船体,自行车,自行车和安全设备。

此外,当您将复合材料模块与其他模块相结合时188金宝搏优惠comsol产品套件,您可以将模型扩展到包括传热,电磁学,流体流,声学和压电效果 - 都在相同的模拟环境中。

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三个风力涡轮刀片显示皮肤上的应力(左),翼梁(中间)的应力和壳局部坐标系(右)。

层压理论定义和可视化层压板

层压复合壳的分析通常基于三维弹性理论或等效的单层理论。

复合材料模块利用了专门的分层材料技术,并提供了两种可用于准确对复合壳建模的方法:层理论等效的单层理论。该层方法适用于较厚至中等薄的复合贝壳,其层数有限。等效的单层理论适用于薄至中等厚的壳,可以容纳许多层而没有显着性能影响。使用这些理论,您可以通过执行多尺度,多物理学和各种故障分析来优化层压板的上篮和其他参数。

您可以使用复合材料模块进行建模

对Comsol进行复合层压板进行各种结构分析188金宝搏优惠®软件。

带有纤维和树脂的单位电池模型的特写视图。

微电机械/大力学

计算复合层压材料的均质材料特性和宏观响应。

层压壳模型的特写视图显示了霍夫曼的安全因素。

第一翼故障

评估层压复合壳的结构完整性。

复合缸屈曲模式的特写视图。

线性屈曲

在压缩负荷和固定端条件下计算关键负载因子。

层压壳的不同力值的特写视图。

分层

复合板中的模型分层启动和传播。

金属壁框架模型的应力和位移。

非线性材料1

将非线性材料模型纳入分层复合材料中。

复合轮辋模型的特写视图显示应力。

多体动力学2

夫妇复合层压与多体系统中的其他结构元素。

层压复合模型的特写视图,显示了初始和优化的上篮。

复合优化3

优化复合上型,层厚度,纤维取向和材料特性。

  1. 另外需要非线性结构材料模块
  2. 另外需要多体动力学模块
  3. 另外需要优化模块

定义和可视化层压板的专用工具

复合材料模块提供了一组专门的工具,可视化由几层组成的复合层压板。

模型构建器的特写视图,带有分层壳节点突出显示图形窗口中的复合面板模型。

layerwise方法/分层外壳接口

分层外壳界面可在3D中获得,提供了一种基于层的理论的方法,用于对复合层压板的详细分析。单个层中的材料可以是非线性的。它还支持参考表面和通过厚度方向的位移场的不同形状顺序。结果包括完整的3D应力和应变分布,因此您可以计算层间应力并研究每个层次内的应力变化。

模型构建器的特写视图突出显示了带有分层线性弹性材料节点和两个图形窗口。

分层材料特征

分层材料节点可用于定义上篮,其中每一层都有自己的材料数据,厚度和主要方向。以这种方式定义的分层材料可以使用分层材料堆栈创建更复杂的分层材料的节点,当上载是重复的或建模ply下降时,这特别方便。您还可以定义层之间接口的材料属性。

在“设置”窗口和两个图形窗口中的“图层选择”部分的特写视图。

分层材料连接

在并排配置或建模下降情况时,将两个不同的层压板连接在一起时,可以使用分层材料堆栈节点与连续性节点在分层外壳界面。可以通过不同的选项来控制两个层压板的连接区域。可以使用两种层压板的连接层可视化层横截面预览图上可用的情节连续性节点。

模型构建器的特写视图在图形窗口中突出显示了带有分层材料切片节点和复合缸。

分层材料切片

分层材料切片情节在复合层压板中创建切片方面提供了更多的自由。当仅通过一个或几个选定的层创建切片或通过某些或所有层创建切片时,这很有用,但不一定将其置于厚度方向上。在详细检查特定层并在不是中间平面的特定位置上创建切片时,也可以使用它。

模型构建器的特写视图,带有分层线性弹性材料节点突出显示了图形窗口中的风力涡轮机模型。

等效的单层方法/外壳接口

界面通过材料模型增强,分层线性弹性材料,该,计算整个层压板的均质材料特性,并仅在中平面求解。结果包括完整的3D应力和应变分布,因此您可以研究每个椎板内部的应力变化。

图形窗口中的分层材料节点设置和层压壳模型的特写视图

图层预览图

为了可视化复合上色的输入数据,有两个预览图:图层堆栈预览层横截面预览。这图层堆栈预览图描绘了每一层中的层数以及主纤维方向。这层横截面预览图显示了每一层的厚度以及参考平面的位置。

模型构建器的特写视图,带有分层材料节点突出显示和图形窗口中的复合层压板。

分层材料数据集

分层材料数据集用于在具有有限厚度的几何形状上显示模拟的结果。使用此数据集,您可以在正常方向上增加或减小层压板的厚度,这对于可视化薄层层压板很有用。它还使您可以在厚度方向上缩放几何形状,以更好地可视化薄层。

模型构建器的特写视图突出显示,图形窗口中突出显示了贯穿厚度节点和1D图

通过厚度图

通过厚度情节使您能够可视化边界上特定位置的任何数量的变化,以针对强化厚度。您可以在边界上选择一个或多个几何点,也可以选择创建切点数据集。也可以直接指定点坐标。与其他图不同,结果数量绘制在X- 轴,而厚度坐标则绘制在y-轴。

多物理耦合用于扩展分析

层压板和其他过程中的力学之间有两种根本不同类型的相互作用。对于层压板内发生的物理过程,您可以同时解决所有物理现象,包括它们之间的耦合。在其他物理过程中,层压板充当3D域的边界,其中发生了重要的事情。内置耦合可以使用以下多物理耦合:

  • 传播热量1
  • 电流2
  • 压电2
  • 毛弹性3
  • 声学与合并的相互作用4
  • 流体与兼材的相互作用5

  1. 需要传热模块
  2. 需要AC/DC模块或MEMS模块
  3. 需要多孔介质模块
  4. 需要声学模块
  5. 对于湍流,需要CFD模块
六层复合材料的特写视图显示了应力。

传热和电流

使用分层材料技术在复合层压板内的模型焦耳加热和热膨胀。

显示压电和金属层的分层外壳模型的特写视图。

压电

将压电材料嵌入复合材料层压板中,以模拟薄的压电设备和传感器。

显示压力的压缩驱动器模型。

声学与合并的相互作用

通过将复合层压板与周围的声学域耦合来模型。

矩形模型的特写视图显示速度幅度。

流体与兼材的相互作用

将分层线性弹性材料结合在一起,以建模复合层压板与流体结构域相互作用。

每个业务和每个模拟都需要不同。

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