Novità COMSOL Multiphysics^® versione 6.1

Aggiornamenti del Multibody Dynamics Module

Per gli utenti del Multibody Dynamics Module, la versione 6.1 di COMSOL Multiphysics^® introduce miglioramenti nella modellazione dei contatti, un'interfaccia per l'analisi di cavi e fili e un nuovo metodo per imporre la continuità tra i confini degli assiemi. Per approfondire questi e altri aggiornamenti, continuate a leggere.

Miglioramenti alla modellazione dei contatti

Sono state apportate diverse aggiunte e miglioramenti alla funzionalità di modellazione dei contatti, tra cui:

• È stato implementato un nuovo algoritmo di ricerca dei contatti più veloce. È particolarmente vantaggioso per i modelli 3D di grandi dimensioni.
• È stato aggiunto il metodo di Nitsche, un nuovo metodo per formulare le equazioni del contatto. Si tratta di un metodo robusto che non aggiunge ulteriori gradi di libertà.
• Sono state aggiunte nuove formulazioni più stabili delle equazioni di contatto per tutti i modelli di contatto.
• Supporto migliorato per l'autocontatto. La formulazione è ora simmetrica tra i due lati della coppia di contatto.

Animazione di un tubo elastoplastico forzato in un foro conico. L'autocontatto si verifica in diversi punti.

Interfaccia fisica per i fili

È stata aggiunta una nuova interfaccia fisica, Wire. È destinata all'analisi di cavi o sistemi di cavi, separatamente o in combinazione con altri tipi di strutture. I cavi possono essere precompressi o cedere sotto il peso proprio. Questa nuova funzionalità è visibile nei seguenti modelli:

• truss_tower_buckling_guys (nuovo)
• vibrating_string
• hanging_cable

Forze in una griglia di cavi sotto carico di gravità quando i punti di appoggio vengono spostati verso l'interno. Una parte della griglia viene a trovarsi a riposo su una superficie rigida.

Nuovo metodo per collegare gli assiemi

È stato aggiunto un nuovo metodo per imporre la continuità tra i confini degli assiemi: il metodo di Nitsche. Presenta due importanti vantaggi rispetto ai classici vincoli puntuali:

1. Causa molti meno disturbi locali nella soluzione quando le mesh dei due lati non sono conformi.
2. Poiché non vengono aggiunti vincoli, si evita la fase di eliminazione dei vincoli, sensibile dal punto di vista numerico e talvolta pesante dal punto di vista computazionale.

Confronto del disturbo locale delle sollecitazioni quando si utilizza un vincolo classico o il nuovo metodo di Nitsche per collegare mesh non corrispondenti.

Miglioramenti alla Component Mode Synthesis

Con lo Structural Mechanics Module è ora possibile utilizzare elementi shell nelle analisi di component mode synthesis (CMS). Sono stati inoltre apportati diversi miglioramenti generali che facilitano l'impostazione dei modelli per le analisi CMS.

In questo esempio - uno studio della dinamica di una lavatrice - il tempo di analisi si riduce di un fattore 2 quando lo shell che rappresenta l'involucro viene ridotto a un componente CMS.

Base Excitation

È comune che il carico dinamico su una struttura consista in una certa accelerazione di tutti i suoi punti di appoggio. Un esempio è dato dal caso in cui un pezzo viene fissato a una tavola vibrante per essere testato. Questo tipo di carico può ora essere descritto in modo più naturale utilizzando la nuova funzione Base Excitation.

Un esempio di eccitazione della base, in cui una struttura ha un'accelerazione uniforme prescritta in tutti i fori dei bulloni. L'eccitazione della base è una proprietà dell'intero modello, pertanto questa funzione non presenta selezioni.

Carichi dati come risultante

Per i carichi al contorno e gli insiemi di carichi puntuali, è ora possibile specificare la forza e il momento totali rispetto a un determinato punto selezionando l'opzione Resultant dall'elenco Load type. In questo modo è più facile applicare le risultanti dei carichi senza imporre vincoli artificiali o fare lunghi calcoli delle distribuzioni effettive dei carichi. È possibile controllare la forma assunta dalla distribuzione del carico.

All'estremità di una trave, modellata come un solido 3D, viene applicato un carico di flessione dato come risultante di un momento. La distribuzione effettiva del carico è indicata dalle frecce.

Miglioramenti per i connettori rigidi

Il Rigid Connector è uno strumento importante per la modellazione astratta, ad esempio per l'applicazione di carichi e il collegamento di oggetti. La sua funzionalità è stata migliorata sotto tre aspetti:

1. È ora possibile scollegare gradi di libertà selezionati, ad esempio nelle direzioni date da un sistema di coordinate locali. Con questa opzione, è possibile liberare i vincoli eccessivi e ridurre le concentrazioni di sollecitazioni locali.
2. Per i connettori rigidi a due punti in 3D, è possibile sopprimere automaticamente la potenziale singolarità rotazionale.
3. Come nuova impostazione predefinita, i gradi di libertà generati dai connettori rigidi sono ora raggruppati nella sequenza di studio. Ciò consente di ridurre drasticamente il numero di nodi nell'albero del modello e facilita l'applicazione del ridimensionamento manuale per la tolleranza di convergenza. La stessa modifica si applica anche alla funzione Attachment.

Gli effetti dei gradi di libertà rilasciati. Il riduttore con pressione interna ha un connettore rigido all'estremità, come mostra la superficie marrone nella figura a sinistra. Come mostrato nella figura centrale, con una formulazione standard, l'ipotesi di rigidità manterrà costante il raggio. Nella figura a destra, lo spostamento radiale viene rilasciato nel connettore rigido. È ancora possibile applicare carichi in qualsiasi direzione o collegarsi ad altri domini.

Risultati in sistemi di coordinate locali

È ora facile definire un numero arbitrario di sistemi di coordinate locali aggiungendo i nodi Local System Results per la valutazione delle quantità di risultati comuni. Tra le quantità trasformate si trovano sollecitazioni, deformazioni, spostamenti e proprietà dei materiali.

Deformazione diretta nella direzione globale x e nella direzione azimutale per una geometria a simmetria cilindrica.

Grafici predefiniti

È stata aggiunta una nuova funzionalità generale per i grafici predefiniti. Un grafico predefinito è simile a un grafico di default, ma con l'importante differenza che non viene aggiunto al Model Builder finché l'utente non sceglie di farlo. Ciò comporta tre vantaggi:

1. Il numero di grafici predefiniti generati per ogni studio è stato notevolmente ridotto.
2. Dal menu Add Predefined Plot sono disponibili diversi nuovi grafici utili, oltre ai grafici di default delle versioni precedenti.
3. I grafici dei risultati per le fasi intermedie dello studio, ad esempio la fase di carico in un'analisi dinamica precompressa, sono direttamente disponibili.

La finestra Add Predefined Plot per uno dei modelli presenti nell'Application Library.