COMSOL Multiphysics^® 6.1 Release Highlights

Multibody Dynamics Module Updates

Für Nutzer des Multibody Dynamics Module bietet COMSOL Multiphysics^® Version 6.1 Verbesserungen bei der Kontaktmodellierung, ein Interface für die Analyse von Drähten und Kabeln und eine neue Methode zur Erzwingung der Kontinuität zwischen Rändern in Baugruppen. Hier erfahren Sie mehr über diese und weitere Updates.

Verbesserung der Kontaktmodellierung

An den Funktionen zur Kontaktmodellierung wurden mehrere Ergänzungen und Verbesserungen vorgenommen, die sich sowohl auf die Leistung als auch auf die Einsatzmöglichkeiten auswirken.

• Es wurde ein neuer, schnellerer Algorithmus für die Kontaktsuche implementiert. Er ist besonders vorteilhaft für große 3D-Modelle.
• Die Nitsche-Methode, eine neue Methode zur Formulierung von Kontaktgleichungen, wurde hinzugefügt. Es handelt sich um eine robuste Methode, die keine zusätzlichen Freiheitsgrade hinzufügt.
• Es wurden neue, stabilere Formulierungen der Kontaktgleichungen für alle Kontaktmodelle hinzugefügt.
• Die Unterstützung für Selbstkontakte wurde verbessert. Die Formulierung ist jetzt symmetrisch zwischen den beiden Seiten des Kontaktpaares.

Animation eines elastoplastischen Rohrs, das in ein konisches Loch gedrückt wird. Der Selbstkontakt tritt an mehreren Stellen auf.

Physikalisches Interface für Drähte

Es wurde ein neues Physik Interface, Wire, hinzugefügt. Es ist für die Analyse von Kabeln oder Drahtsystemen gedacht, entweder einzeln oder in Verbindung mit anderen Arten von Strukturen. Die Drähte können vorgespannt sein oder unter Eigengewicht durchhängen. Sie können sich diese neue Funktionalität in den folgenden Modellen ansehen:

• truss_tower_buckling_guys (new)
• vibrating_string
• hanging_cable

Kräfte in einem Gitter aus Drähten unter Schwerkraftbelastung, wenn die Stützpunkte nach innen verschoben werden. Ein Teil des Gitters kommt auf einer starren Oberfläche zur Ruhe.

Neue Methode für das Verbinden von Baugruppen

Es wurde eine neue Methode zur Erzwingung der Kontinuität zwischen den Rändern in Baugruppen hinzugefügt: die Nitsche-Methode. Die neue Methode hat im Vergleich zu den klassischen punktuellen Beschränkungen zwei wichtige Vorteile:

1. Sie verursacht deutlich weniger lokale Störungen in der Lösung, wenn die Netze auf den beiden Seiten nicht konform sind.
2. Da keine Beschränkungen hinzugefügt werden, wird der numerisch empfindliche und manchmal rechenintensive Schritt der Beschränkungseliminierung vermieden.

Vergleich der Störung lokaler Spannungen bei Verwendung einer klassischen Zwangsbedingung oder der neuen Nitsche-Methode zum Verbinden nicht übereinstimmender Netze.

Verbesserungen der Component Mode Synthesis

Mit dem Structural Mechanics Module ist es jetzt möglich, Schalenelemente in Component Mode Synthesis (CMS) Analysen zu verwenden. Außerdem gibt es mehrere allgemeine Verbesserungen, die das Einrichten von Modellen für CMS-Analysen erleichtern.

In diesem Beispiel – einer Studie über die Dynamik einer Waschmaschine – wird die Analysezeit um den Faktor 2 reduziert, wenn die Schale, die das Gehäuse darstellt, auf eine CMS-Komponente reduziert wird.

Base Excitation

Es ist üblich, dass die dynamische Belastung einer Struktur aus einer bestimmten Beschleunigung aller Stützpunkte besteht. Ein Beispiel hierfür ist ein Teil, das zu Testzwecken auf einem Rütteltisch befestigt wird. Diese Art der Belastung kann jetzt mit der neuen Funktion Base Excitation natürlicher beschrieben werden.

Ein Beispiel für eine Basiserregung, bei der eine Struktur eine gleichmäßige vorgeschriebene Beschleunigung an allen Schraubenlöchern aufweist. Die Basiserregung ist eine Eigenschaft des gesamten Modells, daher gibt es für diese Funktion keine Auswahlmöglichkeiten.

Als Resultanten gegebene Lasten

Für Randlasten und Sätze von Punktlasten können Sie jetzt die Gesamtkraft und das Gesamtmoment in Bezug auf einen bestimmten Punkt angeben, indem Sie die Option Resultant aus der Liste Load type auswählen. Dies erleichtert die Anwendung von Lastresultanten, ohne dass Sie künstliche Beschränkungen auferlegen oder lange Berechnungen der tatsächlichen Lastverteilungen durchführen müssen. Es ist möglich, die angenommene Form der Lastverteilung zu steuern.

Eine Biegelast, die als Momentresultierende gegeben ist, wird auf das Ende eines Trägers aufgebracht, der als 3D-Volumen modelliert ist. Die tatsächliche Lastverteilung wird durch Pfeile dargestellt.

Verbesserungen für Rigid Connector

Der Rigid Connector ist ein wichtiges Werkzeug für die abstrakte Modellierung, zum Beispiel bei der Anwendung von Lasten und der Verbindung von Objekten. Seine Funktionalität wurde in dreierlei Hinsicht erweitert:

1. Es ist jetzt möglich, ausgewählte Freiheitsgrade zu entkoppeln, zum Beispiel in Richtungen, die durch ein lokales Koordinatensystem vorgegeben sind. Mit dieser Option ist es möglich, übermäßige Beschränkungen zu lösen und lokale Spannungskonzentrationen zu reduzieren.
2. Für starre Zweipunkt-Verbindungen in 3D ist es möglich, die potentielle Rotationssingularität automatisch zu unterdrücken.
3. Als neue Voreinstellung werden die Freiheitsgrade, die durch starre Verbindungen erzeugt werden, jetzt in der Studiensequenz gruppiert. Dies kann die Anzahl der Knoten im Modellbaum drastisch reduzieren und erleichtert die manuelle Skalierung für die Konvergenztoleranz. Die gleiche Änderung gilt auch für das Feature Attachment.

Die Auswirkungen der freigegebenen Freiheitsgrade. Das Reduzierstück mit Innendruck hat ein starres Verbindungsstück am Ende, wie die braune Fläche in der Abbildung ganz links zeigt. Wie in der mittleren Abbildung zu sehen ist, wird bei einer Standardformulierung der Radius durch die Annahme der Steifigkeit konstant gehalten. In der Abbildung ganz rechts wird die radiale Verschiebung in dem starren Verbindungsstück freigegeben. Es ist immer noch möglich, Lasten in jede beliebige Richtung zu übertragen oder Verbindungen zu anderen Gebieten herzustellen.

Ergebnisse in lokalen Koordinatensystemen

Es ist jetzt ganz einfach, eine beliebige Anzahl von lokalen Koordinatensystemen zu definieren, indem Sie Local System Results Knoten für die Auswertung von gemeinsamen Ergebnisgrößen hinzufügen. Unter den transformierten Größen finden Sie Spannungen, Dehnungen, Verschiebungen und Materialeigenschaften.

Direkte Dehnung in der globalen x-Richtung und der azimutalen Richtung für eine Geometrie mit zylindrischer Symmetrie.

Vordefinierte Plots

Es gibt eine neue allgemeine Funktion für vordefinierte Plots. Ein vordefinierter Plot ähnelt einem Standardplot, jedoch mit dem wichtigen Unterschied, dass er erst dann zum Model Builder hinzugefügt wird, wenn der Nutzer ihn auswählt. Das hat drei Vorteile:

1. Die Anzahl der Standard-Plots, die für jede Studie erstellt werden, wurde deutlich verringert.
2. Über das Menü Add Predefined Plot sind zusätzlich zu den Standarddarstellungen der Vorgängerversionen mehrere neue nützliche Darstellungen verfügbar.
3. Ergebnis-Plots für Zwischenschritte einer Studie – zum Beispiel der Belastungsschritt in einer vorgespannten dynamischen Analyse – sind direkt verfügbar.

Das Fenster Add Predefined Plot für eines der Modelle in den Application Libraries.