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Points forts de COMSOL Multiphysics® 6.3

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Nouveautés du module Structural Mechanics

Pour les utilisateurs du module Structural Mechanics, la version 6.3 de COMSOL Multiphysics® introduit de nouvelles interfaces multiphysiques pour modéliser l'électromécanique des structures minces, une nouvelle formulation du contact, et des outils pour modéliser plus efficacement les points de soudure et les éléments de fixation. Découvrez ces nouveautés ainsi que d'autres améliorations ci-dessous.

Nouvelles interfaces multiphysiques d'électromécanique

Les nouvelles interfaces Electromécanique, coque et Electromécanique, membrane facilitent la modélisation de déformation de structures minces, telles que les membranes de microphones, soumises aux forces électrostatiques. Ces interfaces incluent automatiquement le couplage multiphysique Electromécanique, frontière pour exploiter de façon transparente les éléments de type coque ou membrane, et elles utilisent l'interface Electrostatique pour modéliser le champ électrique. Illustrées dans les tutoriels Brüel & Kjær 4134 Condenser Microphone et Axisymmetric Condenser Microphone, ces interfaces requièrent le module AC/DC ou MEMS en complément du module Structural Mechanics.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Electromécanique, coque mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante, et un modèle de microphone dans la fenêtre graphique.
Le nouveau couplage multiphysique Electromécanique, coque utilisé pour le modèle de microphone Brüel & Kjær 4134 afin de faciliter l'implémentation du couplage entre les interfaces Electrostatique et Membrane.

Couplage multiphysique Contraction et gonflement

Afin de modéliser les variations de densité induites par de la diffusion d'espèces, une nouvelle interface multiphysique Contraction et gonflement permet de coupler de façon bidirectionelle les interfaces Transport en milieu solide et Mécanique du solide. Ce nouveau couplage est utilisé pour simuler l'impact de la variation de concentration sur la densité et la manière dont les contraintes mécaniques influencent la diffusion. Ceci est utile dans les batteries par exemple, où des variations de densité très importantes se produisent en raison du transport des ions. Cette nouvelle fonctionnalité est illustrée dans les tutoriels suivants:

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Contraction et gonflement mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante, et un modèle de microbatterie dans la fenêtre graphique.
La fenêtre de réglages du couplage multiphysique Contraction et gonflement, utilisé pour modéliser le gonflement d'une microbatterie tout-solide.

Modélisation simplifiée pour les éléments de fixation

Pour les structures assemblées par un grand nombre d'éléments de fixation tels que des rivets ou des boulons, l'implémentation manuelle de chaque élément peut prendre un certain temps. Afin de pallier cela, une nouvelle fonctionnalité Fixations a été ajoutée à l'interface Coque. Cette fonctionnalité détecte automatiquement les paires de trous circulaires sur les surfaces de coque parallèles et les connecte entre eux. La rigidité de la connexion prend en compte différentes propriétés telles que les données matériaux, le diamètre de fixation, et l'épaisseur de plaque. Il est également possible de calculer des coefficients de sécurité pour ces éléments de fixation à partir d'expressions personnalisées. Le nouveau tutoriel Postbuckling Analysis of an Aircraft Fuselage illustre cette fonctionnalité.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le noeud Fixations mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et deux fenêtres graphiques.
La fenêtre Réglages du noeud Fixations, le champ de déplacements d'une analyse post-flambage d'un fuselage d'avion assemblé par des rivets, et une vue rapprochée des efforts de fixation au niveau d'une liaison entre longeron et cadre.

Soudures par points

Dans l'interface Coque, une nouvelle fonctionnalité Soudures par points a été ajoutée pour faciliter la modélisation des structures connectées par un grand nombre de points de soudure. Les positions des noyaux de soudure sont renseignées dans une liste pouvant être importée à partir d'un fichier texte. L'implémentation est indépendante du maillage des surfaces de coque et inclut une rigidité contrôlée par l'utilisateur. Les forces et les moments transmis par chaque noyau de soudure peuvent être évalués sous formes de tableaux et graphiques. Le nouveau tutoriel Spot-Weld Connection in a Double Hat Beam illustre cette nouvelle fonctionnalité.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Soudures par points mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante, et un modèle de poutre dans la fenêtre graphique.
La fenêtre de réglages du noeud Soudures par points et la visualisation d'un mode propre d'une poutre comportant des points de soudure.

Formulation du contact pour les frontières internes

Une nouvelle fonctionnalité Contact interne a été ajoutée à l'interface Mécanique du solide. Elle permet de définir des conditions de contact au niveau des frontières internes, telles que des conditions de frottement, d'adhésion et de décohésion. Avec cette formulation, les paires de contact et les assemblages ne sont plus nécessaires et le problème physique peut alors être géométriquement linéaire. Cette fonctionnalité peut s'utiliser pour certaines applications comme les assemblages boulonnées et la séparation de surfaces par décohésion. Les tutoriels Mixed-Mode Debonding of a Laminated Composite et Vibration of a Squeezed Plate ont été mis à jour pour illustrer cette nouvelle fonctionnalité.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Contact interne mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante, et un modèle d'assemblage boulonné dans la fenêtre graphique.
La fenêtre de réglages du noeud Contact interne, utilisée pour modéliser un assemblage boulonné sous chargement.

Ajustement de données viscoélastiques

Les propriétés des matériaux viscoélastiques sont souvent mesurées en domaine fréquentiel et typiquement représentées par un module de conservation et un module de perte qui dépendent de la fréquence ou approximées via des modèles de dérivées fractionnaires. Dans cette nouvelle version, une nouvelle option a été ajoutée à la fonctionnalité Viscoélasticité, permettant la transformation de telles données en des fonctions temporelles, à l'aide d'un ajustement par fractions partielles. Cela permet aux utilisateurs de faire des simulations temporelles de matériaux viscoélastiques, quelle que soit la forme initiale des propriétés matériaux. Cette nouvelle fonctionnalité est mise en évidence dans le tutoriel Eigenmodes of a Viscoelastic Structural Damper.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Viscoélasticité mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante, et un graphique 1D dans la fenêtre graphique.
La fenêtre de réglages d'ajustement de données viscoélastiques et un graphique de prévisualisation montrant une comparaison de l'ajustement des données source pour le module de conservation et le module de perte.

Visualisation 3D des poutres et des conduites

Il est désormais possible d'obtenir une visualisation 3D complète pour les éléments poutre et les éléments conduite en utilisant les nouveaux types de jeux de données Poutre et Conduite. Ces jeux de données sont par exemple utilisés pour visualiser la distribution des contraintes et d'autres variables au niveau de la section transversale. Les différents types de section transversale, Rectangle, Circulaire, Boîte, Conduite, Profil en H, Profil en T, Profil en U, Profil en C et Chapeau, sont pris en charge. Les tutoriels suivants illustrent cette nouvelle fonctionnalité:

Une jonction avec des flèches rouges.
Jonction dans un cadre, visualisée à partir du nouveau type de jeu de données Poutre.

Fonctionnalité de stabilisation pour l'interface Membrane

La rigidité hors plan des membranes est déterminée par les efforts de traction dans le plan. Il est donc fréquent que les membranes se retrouvent numériquement instables dans une configuration initiale sans contrainte, avant que les efforts extérieurs ne soient appliqués. Grâce à la nouvelle fonctionnalité Stabilisation de l'interface Membrane, il est possible de parvenir à une stabilisation automatique des premières itérations, avant que la structure n'acquière sa rigidité physique et numérique induite par le chargement. Les tutoriels suivants illustrent cette fonctionnalité:

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Stabilisation mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante, et un modèle d'airbag dans la fenêtre graphique.
Les réglages du nouveau noeud Stabilisation avec une membrane dilatée dans la fenêtre graphique.

Add-in Composite à distribution aléatoire de particules

Un nouvel add-in permet de générer des composants géométriques à partir de composites renforcés par des particules, celles-ci étant réparties de manière aléatoire. Il est accessible dans l'arborescence COMSOL Multiphysics de la Bibliothèque d'add-ins. Cet add-in est utilisé pour créer des particules sphériques à l'intérieur d'un bloc rectangulaire, où leurs positions et leurs tailles sont fixées ou réparties aléatoirement à partir de différentes distributions de probabilité.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le noeud VER de composite à distribution aléatoire de particules mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante, une pièce cubique dans la fenêtre graphique et un histogramme.
L'add-in VER de composite à distribution aléatoire de particules, montré dans le Constructeur de modèles, la géométrie créée, et un histogramme de la distribution.

Bibliothèque de matériaux composites

La nouvelle catégorie de matériaux prédéfinis Composites est divisée en trois groupes de matériaux: fibres, matrices et laminés composites. Cette catégorie de matériaux facilite l'implémentation de modèles utilisant des composites stratifiés courants. Vous pouvez découvrir ces nouveaux matériaux utilisés dans les tutoriels suivants:

La Bibliothèque de matériaux de COMSOL Mutliphysics montrant les propriétés d'un matériau composite sélectionné.
Le nouveau dossier Composites dans la bibliothèque de matériaux.

Nouveaux tutoriels

La version 6.3 de COMSOL Multiphysics® apporte des nouveaux tutoriels pour le module Structural Mechanics.

Response Spectrum Generator

Une application avec un graphique 1D montrant l'accélération.
Une application pour générer un spectre de réponse à partir de mesures ou d'expressions analytiques.

Nom de l'application:
response_spectrum_generator

Lien de téléchargement de l'application

Phononic Crystal

Un cristal phononique montrant une portion du champ acoustique des ondes P.
Plusieurs inclusions répétées de façon périodique dans un substrat homogène se comportent comme un filtre d'ondes élastiques pour une certaine plage de fréquences.

Nom de l'application:
phononic_crystal

Lien de téléchargement de l'application

Postbuckling Analysis of an Aircraft Fuselage

Un modèle de fuselage d'avion montrant la norme du champ de déplacements.
Le champ de déplacements d'une analyse post-flambage d'un fuselage d'avion assemblé par des rivets.
Lien de téléchargement de l'application

Spot-Weld Connection in a Double Hat Beam

Un modèle de poutre avec plusieurs points de soudure, montrant la déformée modale.
Un mode propre d'une poutre comportant des points de soudure.
Lien de téléchargement de l'application

Micromechanical Model of an Octet-Truss Lattice Cell

Une cellule unitaire 3D d'une structure "octet-truss" montrant la déformation.
Une cellule unitaire d'une structure "octet-truss" déformée par cisaillement.

Nom de l'application:
micromechanical_model_of_an_octet_truss_lattice_cell

Lien de téléchargement de l'application

Piezomagnetic Cell Rover*

Deux modèles d'antennes montrant la densité de flux magnétique et les contraintes.
Densité de flux magnétique (à l'avant) et contraintes mécaniques (à l'arrière) dans une antenne magnétostrictive miniaturisée, developpée pour être utilisée à l'intérieur de cellules vivantes.

Nom de l'application:
piezomagnetic_cell_rover

Lien de téléchargement de l'application

*Nécessite le module AC/DC