COMSOL Structural Mechanics Module 6.1

5.4

NOVEDADES

Nueva interfaz Shell en 2D axisimétrico

La interfaz Shell ahora está disponible en geometría 2D axisimétrica. La formulación y funcionalidad son esencialmente las mismas que su contrapartida 3D. También se ha ampliado a 2D axisimétrico el acoplamiento multifísico Solid-Shell Connection.

Cambios en la entrada de grosor y offset en la interfaz Shell

La entrada de las propiedades grosor y offset se han movido a un nodo separado llamado Thickness and Offset. Un nodo de este tipo siempre está presente en el modelo, y se pueden añadir más según se requiera.

Esto significa que la vieja entrada de estas propiedades en los ajustes de la interfaz, así como el nodo Change Thickness han sido eliminados. Los modelos antiguos se convierten automáticamente para utilizar la nueva sintaxis.

Cambios en simetría y antisimetría para interfaces 2D axisimétricas

En la versión 2D axisimétrico de las interfaces Mecánica de sólidos y Membrana, los nodos Simetría y Antisimetría ahora son obsoletos. Han sido reemplazados por el nodo Symmetry Plane. La razón es que la única posible simetría verdadera en un modelo axisimétrico es respecto a un corte perpendicular al eje Z. las funcionalidades antiguas permitían restricciones no físicas.

Análisis Response Spectrum

Se ha añadido el análisis Response spectrum, que se utiliza para estimar el pico de respuesta para eventos cortos, no deterministas, dinámicos. Puede ser utilizado para cualquier combinación de interfaces de mecánica estructural en 2D y 3D. Se ha añadido un nuevo nodo, Response Spectrum bajo Definiciones>Uitilidades de variables. Aquí se añaden algunas variables y también se puede automatizar la configuración de una secuencia de estudio especial. La mayoría de los ajustes para la evaluación del espectro de la respuesta se realizan en los nuevos conjuntos de datos Response Spectrum 2D y Response Spectrum 3D.

Existe varios métodos de combinaciones modales, como SRSS, CQC (der Kiureghian), suma absoluta, método del diez  por ciento, método de agrupamiento, y suma doble (Rosenblueth). Se dispone de cuatro métodos de combinaciones espaciales: SRSS, 100-40-40, CQC3 y SRSS3.

También es posible separar modos periódicos y rígidos utilizando los métodos de Gupta y Lindsley-Yow y añadir una corrección estática para la masa no representada por los modos propios.

Nuevos tipos de estudio de superposición modal

Algunos tipos de estudio han sido renombrados para disponer de unos nombres más consistentes:

Factores de participación para estudios de frecuencias propias

Cuando se añade un estudio de Frecuencia propia desde la ventana Agregar estudio, un nodo de Factores de participación se añade automáticamente bajo Definiciones, siempre que exista al menos una interfaz física de mecánica estructural en el modelo. De esa manera siempre se tendrá acceso a las variables de factor de participación después de correr este tipo de estudio.

Activación del material

Ahora es posible activar un material en un estado libre de deformación utilizando el nuevo subnodo Activación bajo Material elástico lineal en las interfaces Mecánica de sólidos y Membrana. Se utiliza una expresión lógica definida por el usuario para la activación. La misma funcionalidad también puede ser utilizada para eliminar el material. Las aplicaciones típicas son varios tipos de procesos de fabricación donde se añade material.

Homogeneización de materiales periódicos

Los materiales inhomogéneos a menudo pueden ser representados por una célula unidad que se considera una parte de una estructura periódica. A menudo se le llama elemento de volumen representativo (RVE). La nueva funcionalidad Cell Periodicity en la interfaz de Mecánica de sólidos proporciona varias opciones para analizar este tipo de celdas unitarias:

Modelo viscoelástico de Burgers

Se ha añadido un modelo viscoelástico interno más: el modelo de Burgers. Como en los otros modelos viscoelásticos, se accede añadiendo un subnodo Viscoelasticidad bajo el Material elástico lineal.

Temperatura de referencia de volumen

Se ha introducido un nuevo concepto, la temperatura de referencia de volumen. Tiene dos propósitos: reemplaza a la anterior temperatura de referencia de deformación para la expansión térmica, y es la temperatura a la que se calcula la densidad de masa. Estos dos fenómenos están relacionados físcamente entre sí, y por defecto se utiliza el mismo valor, definido como Common model input. Para la densidad de masa, el concepto es nuevo, y se utiliza para evitar violaciones de la conservación de la masa. Para expansión térmica, la localización por defecto, donde se especifica la temperatura libre de deformación, se ha movido del nodo de Expansión térmica o del acoplamiento multifísico de Expansión térmica a Common model input.

Cuando se abre un modelo antiguo, el valor de la temperatura de referencia de deformación se convierte a una temperatura de referencia de volumen Definida por el usuario.

Funciones de utilidad para materiales externos

Cuando se programan las reslaciones constitutivas propias utilizando la funcionalidad de materiales externos, existen varias operaciones para las que existe una necesidad recurrente. Ejemplos de esta situación son varias de las operaciones de tensores, el cálculo de valores y orientaciones principales, y la inversión de la matriz. Ahora existe una librería de funciones de utilidad que cubre muchas operaciones comunes que se podrían utilizar al programas modelos de materiales para mecánica de sólidos.

Pasos temporales pasados a materiales externos

El paso de tiempo o de parámetro ahora se pasa como un argumento a la función de material cuando se utiliza el conector General Stress-Deformation Relation.

Nuevos ajustes para formulación mixta

En versiones anteriores, una formulación mixta (desplazamiento-presión) podía ser activada utilizando la casilla Nearly incompressible material en el modelo del material. Ha sido reemplazado por la lista desplegable Use mixed formulation con las siguientes tres opciones: None, Pressure formulation y Strain formulation. La formulación de presión es la misma formulación mixta que se utilizaba anteriormente, mientras que la formulación de deformación es nueva. En lugar de una presión, se utiliza la deformación volumétrica como un grado de libertad extra.

Nuevas interfaces de interacción fluido-estructura

Los acoplamientos de interacción fluido-estructura (FSI) se han ampliado para permitir interacción con cáscaras y membranas. Ahora existen seis puntos de entrada para FSI bajo Flujo de fluido en la ventana Agregar física:

Si también se dispone de una licencia para el módulo Multibody Dynamics, se encontrarán dos entradas más:

El acoplamiento multifísico Fluid-Structure Interaction, Fixed Geometry presente en versiones anteriores ahora está obsoleto. Se ha combinado con un acoplamiento multifísico actualizado Fluid-Structure Interaction. Esto facilita cambiar entre las dos formulaciones. En la versión actual, la única diferencia recae en si un Dominio deformante está activo en un dominio de fluido o no.

Los viejos modelos donde se utilizaba Fluid-Structure Interaction, Fixed Geometry, no han cambiado. Pero se avisa que hay que actualizar al nuevo tipo de modelado.

Dominio rígido en 2D axisimétrico

El modelo de material Dominio rígido ahora está disponible en 2D axisimétrico. Solo dispone de un grado de libertad único: la traslación axial.

Conector rígido para aristas y puntos

La selección en un Conector Rígido ahora puede ser una combinación de contornos, aristas y puntos. Ahora también es posible añadir un conector rígido a los niveles de arista y punto, siempre que no existan objetos geométricos de orden superior en la selección.

Formulación flexibla de conector rígido

Existen dos formulaciones de la funcionalidad Conector Rígido: Rígido y Flexible. En la formulación por defecto, todas los contornos, aristas y puntos seleccionados se comportan como si estuvieran conectados por un cuerpo rígido común. En algunos casos, esto proporciona una rigidez indeseada o deformaciones locales no realistas. Entonces se puede cambiar a una formulación flexible donde la restricción se aplica únicamente en un sentido promedio. La formulación flexible está disponible únicamente para un conector rígido con una selección de contornos pura y no cuando la selección también contiene aristas o puntos.

Taladro añadido a las partes  Bolt

En la sección Bolts de las Librerías de Partes, ahora hay geometrías que, además del tornillo en sí mismo, contienen un dominio pensado para se utilizado como un "taladro" cuando se construye la geometría. Esto es particularmente útil cuando se trabajo con la funcionalidad Bolt Thread Contact.

Salida tabular de frecuencias propias

Cuando se corre un estudio de Frecuencias propias, se genera por defecto una tabla que contiene las frecuencias naturales, el amortiguamiento modal y los factores de calidad.

Fuerzas de resorte y reacción

Una nueva variable de fuerza de reacción, que contiene la suma de fuerzas de reacción a partir de las restricciónes y fuerzas de reacción de fundación de resortes, ha sido añadida a todas las interfaces físicas de mecánica estructural. Las variable, que están disponibles en el menú de resultados, se llaman Total reaction force y tienen componentes nombrados como solid.RFtotalx. Si existen fundaciones de resortes en el modelo, se encontrarán las fuerzas bajo la categoría Spring and Damping forces en los menús de resultados.

Condición de simetría libre de reacción

Las condiciones de simetría en las interfaces de mecánica de estructuras se han ampliado para tener en cuenta casos donde se permite la traslación del plano de simetría en la dirección de su normal en lugar de ser un plano fijo. La aplicación principal es para utilizarlo como una condición de contorno en estructuras truncadas que no tengan fuerza de reacción neta. En la nueva sección Normal Direction Condition en los ajustes para el nodo de Simetría, se puede ajustar el comportamiento de esta condición de contorno. Existen cuatro opciones: No displacement (valor por defecto), Free displacement, Prescribed force y Desplazamiento prescrito.

Condición Rodillo con orientación normal analítica

La restricción de rodillo por defecto actúa a lo largo de una normal a los contornos seleccionados. La normal se calcula numéricamente. Para un cierto nodo de malla, esta dirección se mantiene constante durante el análisis, así que no puede representar deslizamientos finitos en un contorno curvado. Ahora se puede, sin embargo, prescribir que los contornos se deslicen en una superficie analítica. Existen dos situaciones donde se puede necesitar hacer esto:

Ahora se puede seleccionar, en los ajustes del nodo Rodillo, una orientación Normal que puede ser  Automatic, Plane, Cylinder o Sphere.

Rotación prescrita mejorada en la interfaz Viga

se han cambiado los ajustes para rotaciones prescritas en el nodo Desplazamiento/rotación prescritos en la interfaz Viga. La nueva representación es la misma que en el nodo correspondiente de la interfaz Lámina, facilitando la prescripción de rotaciones finitas en un caso geométricamente no lineal. En un modelo creado en una versión anterior, los ajustes son convertidos al nuevo estilo automáticamente.

5.3a

NOVEDADES

La versión 5.3a del módulo trae el modelado de roscas de tornillos, un acoplamiento multifísico de interacción fluido-estructura más general y gráficos por defecto mejorados para mejores visualizaciones.

Modelado de contacto de roscas de tornillos

Al modelar conexiones de tornillos, el estado de tensión en la vecindad del agujero del tornillo puede estar influenciada significativamente por el efecto de cuña causado por la presión de contacto entre la rosca interna y externa. Sin embargo, rara vez es posible incluir la geometría real de las roscas debido al tamaño del modelo y consideraciones del mallado. La nueva funcionalidad Bolt thread contact en la interfaz Solid Mechanics posibilita modelar las dos partes enroscadas mientras se utiliza únicamente superficies cilíndricas en la geometría. Con esta funcionalidad se pueden incorporar los efectos salientes de la conexión enroscada.

Comparación de la tensión normal a un plano de corte a través de los tornillos. El tornillo de la derecha se modela utilizando la nueva condición de contacto de rosca de tornillo, mientras que el tornillo de la izquierda se une al agujero del tornillo utilizando una condición de continuidad. Nótese el ejemplo de la configuración en el nodo Bolt Thread Contact.

mejoras para la Pre-tensión de tornillo

La funcionalidad de Pre-tensión de tornillo ahora puede añadirse en componentes 2D axisimétricos para la interfaz de Mecánica de sólidos. Por necesidad el tornillo se localiza en el eje de revolución para casos 2D con simetría axial. Adicionalmente, en el subnodo Selección de tornillo tanto en axisimetría 2D como 3D, ahora se puede especificar una relajación de la predeformación del tornillo, que puede ser una función del tiempo y un histórico de carga, por ejemplo.

Nueva interfaz de interacción fluido-estructura

Un nuevo acoplamiento multifísico de Interacción fluido-estructura ha reemplazado la interfaz utilizada en versiones previas de COMSOL®. El nuevo acoplamiento se ajusta al estilo moderno, con un número de interfaces físicas simples y nodos multifísicos para acoplarlos entre si. Con este enfoque toda la funcionalidad en las interfaces físicas constituyentes está disponible para modelar FSI. En el lado estructural ahora se dispone de muchas condiciones de contorno y modelos de materiales adicionales para el análisis FSI; por ejemplo, dominio rígido, piezoeléctrico y modelos de material elástico no lineal. En la parte de fluido, ahora todos los modelos de turbulencia están disponibles así como una serie de nuevas condiciones de contorno.

Adicionalmente se dispone de mayor flexibilidad al construir y resolver un modelo. Se puede empezar con una modelo con una única física, ya sea mecánica estructura o flujo de fluido, antes de añadir la interacción fluido-estructura, y se puede deshabilitar una interfaz física en un modelo ya acoplado para resolver únicamente una física. La nueva funcionalidad facilita añadir una tercera física, como transferencia de calor, e incluso físicas adicionales además de esa. Finalmente, la malla móvil, ahora está bajo el nodo Definiciones, y puede habilitarse y deshabilitarse según se necesite.

Después de añadir la interfaz de Interacción fluido-estructura desde el Ayudante de modelo, se obtiene una interfaz de Mecánica de sólidos, una interfaz de Flujo laminar, un nodo de acoplamiento multifísico Interacción fluido-estructura y un nodo de Malla móvil en la sección de Definiciones. Los modelos de interacción fluido-estructura de la Biblioteca de aplicaciones se han actualizado con esta nueva funcionalidad de acoplamiento.

El modelo de bomba peristáltica se ha actualizado para que incluya el nuevo acoplamiento de interfaz Interacción fluido-estructura.

Deformación plana generalizada

Para mecánica de sólidos 2D, se ha desarrollado una formulación de deformación plana generalizada como una tercera opción a las aproximaciones de deformación plana y tensión plana. La aproximación de deformación plana generalizada está indicada para modelar la parte central de estructuras que son largas y tienen una sección transversal constante. Para estos casos, en oposición a una formulación de deformación plana estándar, existen deformaciones fuera de plano no nulas.

Al seleccionar el tipo de aproximación 2D, se puede escoger la formulación de Generalized plane strain.

Acoplamiento de vigas y sólidos

El acoplamiento multifísico Conexión sólido-viga, en 2D, incluye un tipo más de conexión: Solid and beam shared boundaries. Además, el acoplamiento ahora está disponible en 3D, y se pueden modelar fundamentalmente tres tipos diferentes de conexiones:

El acoplamiento Conexión sólido-viga es utilizado para modelar la transición de un sólido a una viga. La carga se visualiza utilizando el nuevo tipo de gráfico Arrow Point.

Gráficos por defecto mejorados

Los gráficos por defecto en las interfaces físicas de mecánica estructural han sido actualizados para producir visualizaciones más informativas. Los tutoriales de la Biblioteca de aplicaciones se han actualizado consecuentemente. Alguno de los cambios más prominentes que se encontrarán son los siguientes:

En este ejemplo, se pueden ver colores más brillantes en el gráfico de tensiones (tabla de colores RainbowLight), y, por defecto, se han añadido niveles de deformación plástica y de presión de contacto. Por comparación, Para su comparación se muestra un gráfico por defecto de la versión COMSOL Multiphysics® 5.3 del mismo modelo.

Gráficos mejorados para valores principales

El tipo de gráfico Principal Stress puede utilizarse para cualquier clase de valores principales del tensor. En versiones anteriores de COMSOL®, únicamente se podía seleccionar un único campo predefinido de tensión o deformación, pero ahora se puede entrar manualmente vectores de orientación y los correspondientes valores principales.

Un nuevo conjunto de deformaciones principales se han añadido a los resultados en la interfaz de Mecánica de sólidos: Deformaciones logarítmicas principales. Es la deformación logarítmica, o deformación "verdadera", con orientaciones dadas en un sistema de coordenadas fijo en el espacio, bien ajustado para el gráfico de la geometría deformada en un análisis no lineal geométrico.

También se ha añadido un tipo de gráfico Lineal de deformación principal a estas particularmente útiles interfaces de Lámina y Placa. Previamente el gráfico de valores principales solo estaba disponible para volúmenes y superficies.

Deformaciones logarítmicas en una junta de goma deformada.

Secciones transversales C y Hat en la interfaz Viga

Se han añadido dos tipos de sección transversal adicionales a la interfaz Viga: perfil en C y Hat.

Control detallado sobre restricciones

Todas las restricciones en las interfaces de mecánica estructural han sido aumentadas con una opción para excluir la restricciones en niveles de entidades geométricas más bajas. Como un ejemplo, un Desplazamiento prescrito en un contorno ahora puede deshabilitarse en las aristas o puntos del contorno. Esto es de utilidad cuando se necesita sintonizar finamente las restricciones como cuando existen duplicados o conflictos entre restricciones.

Análisis de frecuencias propias de problemas de contacto

El nodo de acoplamiento multifísico de Expansión térmica ahora automáticamente gestiona las pérdidas mecánicas debidas a la tensión térmica; la fuente de calor generada se añade a la ecuación de transferencia de calor en los dominios correspondientes. Una casilla de Pérdidas mecánicas está disponible en la sección de Fuentes de calor del nodo de Expansión térmica para controlar este comportamiento.

Añadidos a los cálculos del factor de seguridad

La funcionalidad Seguridad se ha aumentado en dos aspectos. Primero, en la interfaz Membrana, se han añadido los criterios Modified Tsai-Hill, Norris, Azzi-Tsai-Hill, Hoffman, Tsai-Wu ortotrópico y Tsai-Wu. Segudno, se ha añadido los criterios de fallo para el hormigón (Bresler-Pister, Willam-Warnke, y Ottosen) para las interfaces de Mecánica de sólidos, Lámina, Placa y Sección transversal de viga.

Nueva interfaz de interacción fluido-estructura que soporta todos los modelos de turbulencia

Un nuevo acoplamiento multifísico de Interacción fluido-estructura ha reemplazado la interfaz utilizada en versiones previas de COMSOL®. El nuevo acoplamiento se ajusta al estilo moderno, con un número de interfaces físicas simples y nodos multifísicos para acoplarlos entre si. Con este enfoque toda la funcionalidad en las interfaces físicas constituyentes está disponible para modelar FSI. En el lado estructural ahora se dispone de muchas condiciones de contorno y modelos de materiales adicionales para el análisis FSI; por ejemplo, dominio rígido, piezoeléctrico y modelos de material elástico no lineal. En la parte de fluido, ahora todos los modelos de turbulencia están disponibles así como una serie de nuevas condiciones de contorno. Tras añadir una interfaz de Interacción fluido-estructura desde el Asistente de modelo, se obtiene una interfaz de Mecánica de sólidos, una interfaz de Flujo laminar, un nodo de acoplamiento multifísico de Interacción fluido-estructura y un nodo de Malla móvil en la sección de Definiciones. Todos los modelos FSI de la Biblioteca de aplicaciones han sido actualizados para incluir esta nueva funcionalidad de acoplamiento.

Presión (tabla de color) y deformación (exagerada en un factor 50 en la superficie) del alerón de un coche deportivo sujeto a flujo turbulento (líneas de flujo) de 200 km/h (125 mph) en un banco de pruebas. El modelo se define utilizando interacción fluido-estructura de un sentido en la nueva interfaz física.

Modelo tutorial actualizado: Lumped Loudspeaker Driver Using Lumped Mechanical System

Este es un modelo de un altavoz de bobina móvil donde una analogía de parámetros concentrados representa el comportamiento de los componentes eléctricos y mecánicos del altavoz. Los parámetros Thiele-Small (parámetros de pequeña señal) sirven como entrada al modelo concentrado. En este modelo, los componentes mecánicos del altavoz, como la masa móvil, el cumplimiento de la amortiguación y las pérdidas mecánicas de la amortiguación se modelan utilizando la interfaz Sistema mecánico concentrado.

Campo de presión representado como isosuperficies (por encima del cono del altavoz) y como gráfico de superficie (debajo del cono del altavoz).

Nuevo modelo tutorial: Simulación de la vibroacústica de un altavoz, Multifísica con BEM-FEM

Este modelo muestra una análisis vibroacústico completo de un altavoz incluyendo el controlador, la caja y el soporte. Aplica una tensión de control nominal para extraer el nivel de presión sonora resultante en la caja y en la sala exterior, así como la deformación de la caja y el controlador, para una frecuencia dada. El altavoz se localiza en un piso duro a alguna distancia de la pared localizada detrás de él. El ejemplo utiliza una aproximación BEM-FEM híbrida y acopla las interfaces físicas de Mecánica de sólidos, Lámina; Acústica de presión, Dominio de la frecuencia; y Acústica de presión, Elementos de contorno. El modelo utiliza seis acoplamientos multifísicos integrados para conectar las interfaces físicas simples entre si.

Nivel de presión de sonido del campo acústico radiado por un altavoz modelado utilizando una simulación vibroacústica completa. La acústica exterior se modela utilizando la nueva interfaz Acústica de presión, Elementos de contorno, que se acopla a las interfaces FEM.

Nuevo modelo tutorial: Vibrating MEMS Micromirror with Viscous and Thermal Damping, Transient Behavior

Los microespejos se utilizan en ciertos dispositivos MEMS para controlar componentes ópticos. Este modelo de ejemplo, un microespejo vibrante rodeado de aire, ilustra un espejo que es actuado inicialmente para un espacio corto de tiempo y entonce muestra vibraciones amortiguadas. Utiliza las interfaces Acústica termoviscosa, transitoria; la Lámina; y Presión acústica, transitoria para modelar la interacción fluido-sólido en el dominio del tiempo. Utilizar la interfaz Acústica termoviscosa proporciona detalles completos de amortiguamiento viscoso y térmico del espejo en relación con el aire circundante.

Distribución de presión y desplazamiento del microespejo en un momento dado mostrado con colores. La evolución transitoria de desplazamiento del espejo se muestra en el gráfico, mostrando las vibraciones amortiguadas debidas a pérdidas térmicas y viscosas.

5.3

NOVEDADES

Structural Mechanics proporciona en la versión 5.3 de COMSOL Multiphysic® una técnica de modelado llamada linealización de tensión, un paso de estudio de pretensión de tornillos, y una condición de contorno para supresión de cuerpos rígidos.

Evaluación de la linealización de la tensión

La linealización de la tensión es una técnica de postprocesado donde las tensiones a través de una sección fina en un modelo sólido son representadas por un campo de tensión de membrana constante y un campo de tensión de curvatura que varía linealmente. Este tipo de evaluación es común cuando se analizan depóstios bajo presión y se describe en el estándar del ASME ASME Boiler & Pressure Vessel Code, Section III, Division 1, Subsection NB. Otras áreas de aplicación incluyen el cálculo de los refuerzos en estructuras de hormigón y algunos tipos de análisis de soldadura.

El nuevo nodo de prostprocesado Stress Linearization posibilita seleccionar las aristas sobre las que se realizará una evaluación de la linealización de la tensión. Se reportan las tensiones en membranas, dobleces y de pico y se calculan las intensidades de tensión para cada línea de clasificación de la tensión.

Tres líneas de clasificación de tensión evaluadas utilizando la técnica de linealización de la tensión. Las líneas (representadas por tubos) en la cara de la brida modelada muestra la intensiad de tensión máxima con valores presentados en la barra de colores. El gráfico de superficie muestra las tensiones de von Mises en el objeto 3D.

Paso de estudio dedicado para pre-tensión de tornillos

Se ha introducido un nuevo tipo de estudio que está pensado para el primer paso de análisis en modelos que constan de tornillos pretensionados. El paso de estudio Pre-tensión de tornillo directamente resuelve una predeformación de los tornillos, que no se tiene en cuenta en otros tipos de estudio. Con este paso de estudio, ya no es necesario ajustar manualmente el estado de activación para los grados de libertad asociados con el análisis de tornillos.

Un diseño que consiste en tornillos pretensionados que aguantando una soporte. El primer nodo de Estudio contiene el nuevo tipo de estudio de Pre-tensión de tornillo en el árbol del modelo. El segundo resolverá un análisis estacionario.

Detección automática de tornillos en planos de simetría y manejo de sus condiciones de modelado

Los tornillos pretensionados que hayan sido cortados por un plano de simetría ahora son detectados automáticamente. Tanto la fuerza de pretensión como las fuerzas calculadas de los tornillos del tornillo cortado son interpretadas como si se tratara de un tornillo completo, simplificando en gran medida el flujo de trabajo de modelado.

Gráfico de tensiones de un tornillo pretensionado que ha sido cortado por un plano de simetría. El tornillo cortado es detectado y se trata como si fuera un tornillo completo. Esto evita tener que definir por separado tornillos que han sido cortados por planos de simetría. Todos los tornillos en el modelo pueden especificarse con las mismas condiciones.

Supresión automática de movimiento de cuerpos rígidos

En casos donde las cargas están autoequilibradas, la localización real de donde son situadas las restricciones requeridas no es relevante. Los modelos autoequilibrados pueden ser analizados siempre que las especificaciones de las restricciones cumplan las siguientes condiciones: los movimientos de los cuerpos rígidos no son posibles y no se introducen fuerzas de reacción. Ahora, la nueva condición de Supresión de movimiento rígido puede utilizarse para estos tipos de análisis. Esta funcionalidad automáticamente aplica un conjunto de restricciones adecuadas basadas en el modelo geométrico y las interfaces físicas.

La condición Rigid Motion Suppresion está disponible para las siguientes interfaces físicas:

En este ejemplo un circuito de calentamiento se deforma debido a la expansión térmica. Al aplicar una condición Rigid Motion Suppression se asegura que el modelo tiene suficientes restricciones para una solución correcta. El gráfico muestra las tensiones de von Mises.

Cálculo de factores de seguridad

El nuevo atributo Safety en los nodos Material elástico lineal y Material elástico no lineal permite estudiar el uso de materiales en la estructura, particularmente respecto a los factores de seguridad. El factor de segurida puede calcularse respecto a un gran número de diferentes criterios de fallos isotrópicos, ortotrópicos o anisotrópicos, incluyendo expresiones definidas por el usuario. Cuando un nodo Safety es incluido se puede acceder a variables de postprocesado para el factor de seguridad, margen de seguridad e índices de daño y fallo.

Análisis lineal de pandeo para la interfaz de Viga

Ahora se pueden realizar análisis de pandeo linealizado en la interfaz Viga, facilitando el análisis de cargas críticas para varias estructuras bajo compresión. Adicionalmente, los modelos que utilizan interfaces múltiples y de mecáncia de estructuras mezclados ahora pueden también utilizar este estudio o tipo de análisis. Esto es así porque el tipo de análisis está también disponible en otras interfaces físicas, como en las interfaces de Mecánica de sólidos y Placas.

La forma de pande en una estructura espacial sujeta a cargas verticales.

Nuevo conjunto de datos para resultados del análisis de elementos de placas

Muchas estructuras delgadas pueden ser analizadas utilizando elementos placa y mallas de contornos en lugar de mallas 3D, para ahorrar recursos computacionales. Sin embargo, puede ser difícil visualizar lo que se entiende como una estructura 3D con resultaos que difieren entre las superficies superior e inferior de la placa si se tiene que utilizar placas en el paso de postprocesado. Esto se hace todavía más complicado cuando se los visualiza efectivamente junto con otras partes 3D del modelo, analizadas utilizando mallas 3D.

Con la nueva versión de COMSOL Multiphysics® se pueden visualizar resultados de un análisis de elementos placa en dos superficies paralelas y presentarlas más efectivamente en una visualización 3D. Por defecto las superficies están separadas a una distancia equivalente al grosor utilizado en el análisis de elementos placa. Sin embargo se puede modificar manualmente esta separación para mejorar la visualización de objetos muy finos. Todo esto se puede hacer con el nuevo conjunto de datos Placa bajo el nodo Resultados.

Nuevos acoplamientos multifísicos entre interfaces de mecánica estructural

La conexión de diferentes interfaces de mecánica estructural se ha hecho mucho más fácil gracias a la introducción de tres nuevas interfaces de acoplamiento multifísico: Conexión sólido-placa, Conexión sólido-viga y Conexión placa-viga. Como resultado, los subnodos anteriores que podrían añadirse bajo el nodo de Mecánica de sólidos - Conexión de viga, Conexión de placa y Conexión de sólio - ahora están obsoletos y se han eliminado. Los acoplamientos Conexión sólido-placa y Conexión sólido-viga son útiles para conectar dominios ya sea desde la interfaz de Mecánica de sólidos o la de Dinámica multicuerpo.

Los ajustes de acoplamientos de conexiones disponibles (desde izquierda a derecha) para la Conexión sólido-placa, Conexión placa-viga y Conexión sólido viga.

Capas elásticas descritas por datos de materiales

Ahora se pueden prescribir propiedades elásticas de una fundación de resorte o una capa elástica delgada con datos de materiales como el móulo de Young y el coeficiente de Poisson junto con un grosor dado de la capa. Esto simplifica, por ejemplo, el modelado de capas adhesivas con propiedades de materiales conocidos. Cuando se utilizan los datos del material y el grosor como entradas, las deformaciones en la capa elástica también están disponibles como resultado.

Análisis modal en mecánica de sólidos

Un nuevo tipo de estudio de análisis modal ha sido incluido en las interfaces de Mecánica de sólidos en 2D. El análisis modal se utiliza para estudiar formas de modos y números de onda para ondas que viajan en la dirección fuera de plano. Sus aplicaciones incluyen interacción acústico-estructural general y evaluación no destructiva en secciones transversales. La interfaz de Mecánica de sólidos en simetría axial 2D ahora tiene una nueva opción para una extensión de modo Circunferencial y puede utilizarse con un estudio de Frecuencias propias para calcular las formas de modos circunferenciales y números de modos.

Nota: el modelo en el ejemplo también requiere Acoustics Module

Modos de propagación en la cámara de un silenciador con paredes elásticas finas. Se muestran la presión acústica y las deformaciones estructurales.

Nuevo marco de trabajo para deformaciones inelásticas en análisis geométricamente no lineales

A new framework and more rigorous handling of decomposition into elastic and inelastic deformations has been implemented for cases of geometric nonlinearity. Previous versions of the COMSOL® software used an additive decomposition approach, with a few exceptions such as for large-strain plasticity analyses, which use a multiplicative decomposition approach.

Ahora se dispone de descomposición multiplicativa para:

La descomposición multiplicativa de gradientes de deformación ahora son la opción por defecto para todas las contribuciones inelásticas en estudios donde las no linealidades geométricas están activas. La ventaja principal es que es posible manejar varias contribuciones de deformación inelástica grandes en un material. Además, la linealización será más consistente como, por ejemplo, ahora es posible predecir con precisión la desviación en las frecuencias propias causada por expansión térmica pura. Si se desea cambiar al comportamiento de la versión anterior de COMSOL Multiphysics® puede seleccionarse la casilla de verificación Descomposición de deformación aditiva en la ventana de Ajustes para los modelos de materiales respectivos.

Como parte de esta mejora, el atributo Deformación externa bajo los nodos Material elástico lineal y Material elástico no lineal, ha sido añadio con varias nuevas opciones. Estas opciones permiten proporcionar deformaciones inelásticas de varias formas y también se pueden transferir deformaciones inelásticas de otras interfaces físicas a este atributo. Adicionalmente, se ha añadido un atributo Deformación externa al Material hiperelástico con propiedades similares.

Dominio rígido en interfaces Placa y Viga

El modelo de material Dominio rígido es accesible desde las interfaces de Placa y Viga. Es una técnica de modelado eficiente para partes que son significativamente más rígidas que sus partes circundantes, ya que solo requiere los grados de libertad de un cuerpo rígido para un conjunto completo de contornos (Placa) o aristas (Viga). Como para el modelo de material correspondiente en las interfaces de Mecánica de sólidos y Dinámica multicuerpo, se pueden aplicar cargas, resortes e inercia en posiciones arbitrarias en el cuerpo rígido.

Conector rígido en la interfaz de Viga

La funcionalidad de Conector rígido ahora está disponible para su uso en la interfaz de Viga. Pueden seleccionarse un conjunto de nodos para formar y utilizar una región rígida, por ejemplo para evitar sobrestimar la flexibilidad en las conexiones de una viga. También puede ser una manera de aplicar cargas descentradas, resortes o contribuciones de inercia adicionales.

Condiciones de contorno de resorte para dominio rígido y conector rígido

Las funcionalidades de Conector rígido y Dominio rígido en todas las interfaces físicas se han ampliado con una condición de contorno de resorte llamada Fundación de resorte. Tiene las siguientes propiedades:

Variables de cantidad de energía para modelado de contactos

Se dispone de nuevas variables que contienen cantidades de energía al modelar un contacto. Ahora se puede obtener la energía disipada por fricción así cmo la energía elástica almacenada en los factores de penalización seleccionados.

Balance de enería para un cilindro rodando y resbalando dentro de un canal debido a la gravedad.

Análisis en el dominio de la frecuencia con contacto

Se puede estudiar la respuesta frecuencial de una estructura donde un estado de contacto ha sido calculado en un estudio previo. Como ejemplo, se pueden realizar análisis en el dominio de la frecuencia de estructuras atornilladas y estudiar la influencia de los estados de contacto en las propiedades dinámicas.

Perturbación armónica para velocidad y aceleración prescritas

En las interfaces de Placa, Plato y Viga, se pueden proporcionar valores para perturbación armónica para los nodos Velocidad prescrita y Aceleración prescrita.

Mejoras para incluir símbolos físicos

Ahora se dispone de un controlmucho mejor sobre la visualización de símbolos físicos en las geometrías visualizadas en la ventana de Gráfico. Estos pueden encenderse o apagarse, ambos dentro de la respectiva ventana de Ajustes de la interfaz física y los ajustes para características individuales bajo el nodo físico.

Conmutación entre la opción de mostrar y no mostrar símbolos en la configuración del modelo en la ventana de Gráfico. Se puede seleccionar Habilitar los símbolos físicos en la ventana de ajustes (arriba) del nodo principal (p. ej. Solid Mechanics) así como en la ventana de ajustes (abajo) de una simple funcionalidad (p. ej. Point Load).

Mejoras para las funcionalidades de materiales externos incluidos

Se han realizado varias mejoras respecto a la potencia y usabilidad de los modelos materiales creados con código C definidos por el usuario:

Nuevo modelo tutorial: contacto rodante transitorio

El ejemplo Transient Rolling Contact muestra el concepto de cómo manejar un problema de contacto transitorio con transición de oscilaciones de relajación. Un tubo vacío blando que está sujeto a la carga de la gravedad se suelta en la parte superior de media tubería. Su movimiento varía entre deslizarse y rodar, dependiendo de su posición en la media tubería y su velocidad. La sección transversal de la tubería cambia su forma oval debido al contacto y las fuerzas inerciales. Un balance de energía valida la precisión de la solución.

Nuevo tutorial: Radiación de ruido por un tren de engranajes compuesto

Predecir la radiación de ruido de un sistema dinámico proporciona a los diseñadores un conocimiento en profundidad del comportamiento de los mecanismos móviles al principio del proceso de diseño. Por ejemplo, considérese un caja de cambios en la que el cambio en la rigidez en la malla del engranaje causa vibraciones. Estas vibracione se transmiten en el alojamiento de la caja de cambios a través de ejes y articulaciones. El alojamiento vibrante transmite a su vez energía al fluido circundante, dando como resultado la radiación de ondas acústicas.

Este modelo tutorial simula la radiación de ruido del alojamiento de una caja de cambios. Primero, se realiza un análisis de dinámica multicuerpo en el dominio del tiempo para calcular las vibraciones del alojamiento a la velocidad del eje motriz especificada. Entonces, se realiza un análisis acútico a la frecuencia seleccionada para calcular los niveles de presión sonora en los campos cercano, lejano y exterior, utilizando la aceleración normal al alojamiento como fuente de ruido.

Nota: Este modelo también requiere los módulos Multibody Dynamics y Acoustics.

5.2a

NOVEDADES

Los usuarios del Módulo de mecánica de estructuras encontrarán en COMSOL Multiphysics® 5.2a una nueva interfaz de Magnetostricción para modelar un amplio rango de sensores y actuadores, una interfaz de Poroelasticidad para acoplar fácilmente mecánica de sólidos y ecuaciones de flujo de fluidos, así como una funcionalidad para simular adhesión y decohesión para analizar el comportamiento de objetos pegados o separados. Vea los detalles más abajo.

Nueva interfaz de magnetostricción
Se ha introducido una nueva interfaz de Magnetostricción. Con esta funcionalidad, se puede modelar un amplio rango de sensores y actuadores basados en los principios de la magnetostricción. Un efecto magnetostrictivo, el efecto Joule, describe el cambio de longitud debido a un cambio en el estado de magnetización del material. Este efecto se utiliza en los transductores para aplicaciones en sónar, dispositivos acústicos, control de vibración activo, control de posición y sistemas de inyección de combustible. El efecto inverso da cuenta del cambio en la magnetización debida a la tensión mecánica en un material. Este efecto se conoce como efecto Villari y es útil para sensores.

El ejemplo de Transductor magnetostrictivo no lineal, que se encuentra en la Librería de Aplicaciones, utilizar el modelo de material isótropo no lineal.

Cuando se añade la interfaz de Magnetostricción a un modelo, se crea una interfaz de Mecánica de sólidos; una interfaz de Campos magnéticos y un acoplamiento multifísico de Magnetostricción, series de nodos. En la interfaz de Mecánica de sólidos, un nuevo modelo de material, Material magnetostrictivo, es añadido con tres formulaciones diferentes: Lineal, Isótropo no lineal y cristal cúbico no lineal. En la interfaz de Campos Magnéticos, al modelar un material magnetostrictivo se utiliza la nueva funcionalidad ley de Ampère, Magnetostrictiva.

NOTA: Para modelar el comportamiento magnetostrictivo se necesario el módulo AC/DC Module junto con Structural Mechanics Module, MEMS Module, o Acoustics Module.

Nueva interfaz de poroelasticidad
Existe un nuevo acoplamiento multifísico de Poroelasticidad entre Mecánica de sólidos y Ley de Darcy. Cuando se añade una interfaz de Poroelasticidad en COMSOL Multiphysics® 5.2a, se crean estas dos interfaces físicas separadas y el acoplamiento multifísico, como una serie de nodos. Esto proporciona acceso a toda la funcionalidad disponible en las interfaces constituyentes. Como ejemplo, ahora se puede modelar poroelasticidad añadiendo un nodo de Plasticidad del suelo en la interfaz de Mecánica de sólidos.

Distribución de tensión en un análisis poroelástico, del modelo tutorial Failure of a Multilateral Well de la Librería de aplicaciones.

Modelado de adhesión y decohesión

Condiciones de periodicidad para cáscaras
Se ha añadido una nueva condición de contorno de Condición Periódica a la interfaz de Cáscara que es similar a la correspondiente condición de contorno que se encuentra en la interfaz de Mecánica de sólidos. Permite el modelado eficiente de estructuras periódicas acoplando las aristas correspondientes. Existen cinco selecciones diferentes para el tipo de periodicidad: Continuidad, Antiperiodicidad, Periodicidad Floquet, Simetría cíclica y definida por el usuario.

Uso de condiciones periódicas, únicamente se requiere un sector de 60 grados de este modelo de cáscara para resolver.

Elementos de serendipia
Los elementos del tipo llamado Serendipia han sido añadido en las interfaces de Mecánica de sólidos y Membrana para complementar al tipo Lagrangiano. Para modelos con elementos predominantemente hexaédricos, el uso de elementos de serendipia proporcionará mejoras de rendimiento significativas, correrán más rápidos y utilizarán menos memoria. El uso de elementos de serendipia ahora es el valor por defecto cuando se añaden nuevas interfaces físicas.

Este modelo se resuelve utilizando una malla estructurada. El tiempo de solución se ha reducido en un factor dos escogiendo la opción de elemento de serendipia.

Nuevos métodos para entrar datos de expansión térmica
Existen ahora tres nuevas maneras diferentes en las que se pueden entrar datos de materiales de expansión térmica:

Seleccionando la opción apropiada puedes utilizar tipos diferentes de datos medidos sin conversiones. Las nuevas opciones están disponibles en las interfaces de Mecánica de sólidos, Membrana y Armadura.

Expansión térmica de restricciones
Ahora se pueden aumentar las condiciones de restricción, como la Restricción fija y el Desplazamiento prescrito, utilizando un subnodo de Expansión térmica. Esto posibilita mitigar las tensiones inducidas por restricciones cuando la estructura circundante, idealizada por las restricciones, no se mantiene a una temperatura fija. De forma similar, se ha añadido un subnodo a los nodos de Conector rígido y Adjunto, permitiendo la expansión térmica de esos otros objetos rígidos.

Cuando se utiliza esta funcionalidad, se especifica el coeficiente de expansión térmica y la distribución de temperaturas de los alrededores no modelados de la estructura. Las deformaciones térmicas causadas por estos factores se integran para obtener un campo de desplazamiento, que se añade a la restricción.

El efecto de añadir expansión térmica a una restricción fija.

Sistema de coordenadas de cáscara

Actualización de las Capas perfectamente acopladas (PML)
Se han añadido varias opciones a la funcionalidad de PML (Perfectly Matched Layer) que posibilitan personalizar las propiedades de la capa:

Nueva app: Analizador de cuadros de bicicleta
La fiabilidad de un cuadro de bicicleta se puede estimar analizando la tensión estructural sujeta a diferentes casos de carga. Esta app utiliza LiveLink™ for SOLIDWORKS® para actualizar interactivamente la geometría mientra se calculan los análisis de tensión. Utilizando esta app se pueden verificar fácilmente diferentes configuraciones de cuadros de bicicletas para diferentes casos de dimensiones, materiales y cargas. La app calcula la distribución de esfuerzos y la deformación del cuadro, basándose en las dimensiones de la estructura, los materiales y las cargas/restricciones del cuadro de la bicicleta.

Para realizar un seguimiento fácil de los diseños CAD analizados cuando la geometría se actualiza en la app desde un documento SOLIDWORKS®, la app muestra la información del archivo CAD, como la fecha y la hora dela última actualización, así como el nombre del documento, su configuración y el estado de visualización. El usuario puede manipular las dimensiones de la geometría del cuadro, como el ángulo de cabeza, el ángulo del asiento, la longitud del tubo superior, la caída trasera de la base, la vaina, la base de la rueda y la altura. También se puede definir las propiedades del material para que sea aluminio, acero, titanio o algo que se especifique. También se pueden especificar caso de cargas y restricciones.

La app permite ajustar un factor de tensión máxima permitida donde un valor de control para la tensión efectiva se calcula para un caso de carga dado.

Interfaz de usuario de la app Bike Frame Analyzer mostrando la tensión efectiva de un cuadro con un ángulo de cigüeñal de 180 grados.
NOTA: Para poder correr esta app, se necesitan LiveLink™ for SOLIDWORKS® y Structural Mechanics Module.

SOLIDWORKS es una marca registrada de Dassault Systèmes SOLIDWORKS Corp. Todas las marcas son propiedad de sus respectivos propietarios.

5.2

Nueva app: Amortiguador estructural viscoelástico
Los amortiguadores viscoelásticos se utilizan frecuentemente para proteger estructuras altas contra las vibraciones. La aplicación de Amortiguador estructural viscoelástico puede realizar análisis los dominios temporal y de la frecuencia para un amortiguador viscoelástico típico. El objetivo de la app es calcular y analizar los parámetros importantes del amortiguador como el lazo y pérdidas de histéresis y los módulos de almacenamiento para un modelo de material prescrito. Además la aplicación proporciona una comparación visual del comportamiento del amortiguador cuando se utilizan dos diferentes ajustes para los parámetros del material viscoelástico.

Se pueden cambiar el número de ramas viscoelásticas y sus correspondientes parámetros del material así como la amplitud y la fase de la carga aplicada. La app puede ser utilizada para estudiar el amortiguamiento sobre un rango de frecuencias o como problema dependiente del tiempo.

La interfaz de usuario de la app Viscoelastic Structural Damper muestra el gráfico de histéresis en la dirección z en el agujero Hole 1.

Nueva app: calculadora de sección de viga

Los resultados para los datos de sección cruzada, calculados por la app Beam Section Calculator.

Nueva app: Diseñador de puente de armadura

Nueva app: Pandeo lineal de una torre Truss

El análisis de pandeo es la búsqueda de cargas compresivas críticas a partir de las que las estructuras se hacen inestables. La aplicación simula el pandeo de una torre truss bajo cargas compresivas verticales para proporcionar la carga compresiva crítica.

Con la app se puede calcular y analizar la carga de pandeo para una torre bajo diferentes condiciones de geometría. p. ej. varias alturas de torre, áreas de la sección cruzada así como materiales diferentes. Puede escogerse si la torre no está anclada o aguantada por cables. La app tiene en cuenta el efecto de la carga muerta (peso propio del truss y los cables tensores y su pretensión) al realizar los cálculos.

La app del pandeo lineal de una torre Truss calcula el modo de pandeo para una torre atirantada.

Nueva app: Deriva del sensor de presión MEMS debida a la hinchazón higroscópica
Para su integración en circuitos microelectrónicos, los dispositivos MEMS están adheridos a las tarjetas de circuito impreso y conectados con otros dispositivos. Entonces, a menudo, todo el circuito se cubre con un componente de resina epoxy (EMC) para proteger a los dispositivos y sus interconexiones con la tarjeta. Los polímeros epoxy utilizados para estas aplicaciones están sujetos a absorción de humedad e hinchazón higroscópica, que puede dar lugar a exfoliación entre la EMC y la tarjeta o a un comportamiento incorrecto de los componentes MEMS.

La app de deriva del sensor de presión MEMS simula la deriva de la tensión medida en el tiempo debido a hinchazón higroscópica en un sensor de presión MEMS sujeto a un entorno húmedo. La app ayuda al diseñador a alcanzar la sensibilidad requerida y minimizar la deriva. Esto se obtiene especificando parámetros geométricos, propiedades de los materiales de la capa EMC y las condiciones externas.

La app se construyó utilizando las interfaces de Transporte de especies diluidas, mecánica sólido, y Cáscara, en el software COMSOL Multiphysics®.

La app MEMS Pressure Sensor Drift Due to Hygroscopic Swelling, mostrando los resultados de una simulación de la estabilidad del sensor de presión.

Nueva app: Encaje de interferencia
El objetivo de esta aplicación es estudiar la conexión en una encaje de interferencia donde una tubería es embutida en otra tubería. Como la tubería interna es más grande que el espacio disponible dado por la tubería externa, la tubería interna se comprime mientras que la externa se expande.

La presión de contacto resultante dependerá por tanto de la geometría inicial de ambas partes. Es más, el par de torsión y la fuerza dependen de la fuerza de fricción entre las dos partes, lo que es proporcional a la presión de contacto.

En la app, se puede modificar la geometría de las tuberías, el tamaño de la región de solapamiento y el coeficiente de fricción. Después de hacer esto, la app muestra la tensión efectiva en el montaje, la presión de contacto en la interfaz entre las dos tubería, y la deformación de las dos tuberías en el diámetro de interferencia.

Resultados de las tensiones calculadas con la app Interference Fit.

Modelos de materiales desde librerías programadas externamente

Contacto con desplazamientos relativos pequeños
COMSOL Multiphysics 5.2 introduce un nuevo método simplificado para calcular las distancias entre pares en contacto. Puede utilizar esta funcionalidad cuando existe un pequeño deslizamiento entre las superficies de contacto, como en un ajuste por contracción o retráctil o cuando dos piezas se atornillan entre sí. En este método, el mapeado entre la fuente y el destino se calculan únicamente una vez, lo que lleva a una convergencia más rápida y más estable. Para utilizar este método se debe establecer el método de mapeo a Initial configuration en la ventana de ajustes para el par de contacto.

Ajuste del espacio de contacto inicial

Entrada de matriz de masas completa en masa añadida
La funcionalidad Added Mass se ha ampliado de forma que es posible entrar una matriz de masas completa.

Inclusión opcional de amortiguamiento termoelástico
En el acoplamiento multifísico de expansión termoelástica ahora se puede seleccionar cuando la derivada temporal de las deformaciones debería actuar o no como fuente de calor en el problema de transferencia de calor. Seleccionando la nueva casilla de verificación Thermoelastic damping, el problema se hará acoplado bidireccional cuando se resuelva un problema dependiente del tiempo.

Interpretación velocidad/aceleración prescrita en un análisis estacionario
Cuando se presentan los nodos de velocidad o aceleración prescritas en el modelo, se puede definir como esas condiciones de contorno deberían de ser interpretadas en un análisis estacionario. Pueden ser tratados como una restricción (constrained) o ignorarlas (free). Esto es de particular utilidad en modelos y apps con tipos de análisis múltiples mezclados, incluyendo tipos en el dominio de la frecuencia, dependientes del tiempo y estacionarios.

Nuevo modelo: Conexión de encaje de interferncia en una orquilla de Mountain Bike
El encaje de interferencia es una técnica utilizada para juntar o encajar una pieza sobre o alrededor de otra pieza. La pieza interna es enfriada, de forma que se encoja y entonces se encaja. Una vez la pieza se calienta otra vez y se expande, se construye una presión de contacto en la interfaz entre las dos piezas.

Este tipo de conexión se simula en un ejemplo tutorial de una horquilla de una mountain bike donde el tubo de la dirección se conecta con la corona. La simulación investiga la presión de contacto y la distribución de tensiones así como la fuerza y par transferible.

Tensiones máxima y mínima principales en la conexión entre el tubo de la dirección y la corona.

5.1

NOVEDADES

Nueva app: viga sujeta a cargas viajeras

En esta aplicación, se calcula la respuesta a un conjunto de pulsos de carga que viajan a lo largo de una viga apoyada en soportes equidistantes. La geometría de la viga, la velocidad y anchura de los pulsos de carga y sus espaciados pueden ser variados.

Modelo de material muelle en la interfaz de armadura

Se ha añadido un nuevo modelo de material a la interfaz Truss, pensado para simplificar el modelado de muelles y amortiguadores discretos. El muelle se conecta entre dos puntos que pueden tener deformaciones arbitrariamente grandes. El propósito no es utilizar ante todo el muelle en modelos de armadura, sino utilizarlo para conectar puntos en otras interfaces de mecánica de estructuras. El muelle puede ser posicionado en paralelo con un amortiguador viscoso y también tener amortiguación con factor de pérdidas. Las características del muelle pueden ser no lineales y es posible activar y desactivarla en base a una expresión lógica general.

Malla basada en la física para la interfaz de armadura

La malla por defecto para la interfaz de armadura ahora utiliza un elemento por arista. Esta resolución es suficiente para todas las estructuras de armadura, así que solo cuando se modelan cables se requieren más elementos. La ventaja de ésto es que la malla por defecto será mucho más pequeña que antes. Además, la discretización por defecto en la interfaz Truss ahora utiliza funciones de forma lineal en lugar de cuadrática.

El tiempo de solución para el modelo Truss Tower Buckling ha disminuido en un factor 10 con los nuevos ajustes por defecto.

Amortiguamiento viscoso

En las interfaces de mecánica de sólidos y de membrana ahora es posible especificar amortiguamiento viscoso junto con el material elástico lineal. El amortiguamiento viscoso, que relaciona las velocidades de tensión y deformación, puede ser utilizado tanto en el dominio temporal como en el frecuencial.

Tensión externa

Una nueva funcionalidad, Tensión Externa, se ha introducido en los subnodos de material elástico lineal, material elástico no lineal y material hiperelástico. Se utiliza para añadir una contribución de tensión extra a la tensión calculada por el modelo constitutivo. Se puede escoger solo utilizar la tensión externa como una contribución a la carga y no añadirlo al tensor de tensión. Este es el caso típico cuando existe una presión de poro en un medio elástico poroso. Los tensores de tensión calculados por otras interfaces están disponibles y pueden ser seleccionados. Una presión de poro calculada mediante la interfaz de la ley de Darcy puede ser seleccionada directamente. Existen varias contribucioines de tensión externas en el mismo dominio.

En este modelo de una excavación, las tensiones in-situ son introducidas utiliznado la funcionalidad de tensión externa.

Acoplamiento multifísico para hinchazón higroscópica

Cuando la mecánica de sólidos se combina con una de las interfaces de transporte de especies diluidas o transporte de especies diluidas en medios porosos, se crea un nuevo acoplamiento multifísico de Hygroscopic Swelling. Tiene los mismos ajustes que el subnodo Hygroscopic Swelling en los nodos del modelo de material. Con este nuevo acoplamiento multifísico se puede transferir una concentración de humedad, calculada en las interfaces de transporte de especies diluidas o transporte de especies diluidas en medios porosos, en una deformación por hinchazón higroscópica.

Concentración de humedad y deformaciones en un sensor de presión MEMS debido a hinchazón higroscópica.

Cálculo de propiedades de masa

Las interfaces físicas de mecánica de estructura (mecánica de sólidos, membrana, cáscara, placa, armadura, viga y dinámica multicuerpo) ahora pueden devolver propiedades completas de masa al nodo de propiedades de masa bajo definiciones. Todos los tipos de contribuciones de masa de las interfaces físicas son tenidas en cuenta:

También es posible calcular las propiedades de masa en la configuración deformada seleccionando Spatial frame en los ajustes para el subnodo Mass Properties.

Librerías de elementos para mecánica de estructuras

En la nueva Librería de Elementos, una serie de geometrías han sido añadidas. Existen dos grupos principales: secciones cruzadas de vigas 2D y modelos 3D de pernos, tuercas y arandelas. Las secciones cruzadas de vigas vienen en dos categorías principales. secciones genéricas y secciones estándar. Con una sección genérica, se tiene una representación parametrizada de algunas secciones de vigas comunes. Cuando se utilizan secciones cruzadas estándar, que están disponibles para los estándares de EE.UU. y europeos, se puede crear la sección cruzada de uno hasta tres parámetros. Como un ejemplo, para una viga HEA, se pueden entrar valores como 100, 120, 140, etc. para generar la geometría de la viga. El uso principal para las secciones cruzadas de vigas es dentro de la interfaz Beam Cross Section, pero también se pueden extrudir a modelos 3D completos. En la carpeta de Pernos, se pueden encontrar pernos, tuercas y arandelas con diferentes niveles de detalle preparados para su inserción en el modelo. Las geometrías están diseñadas para un fácil mallado y los pernos están preparados para usarlos junto con la funcionalidad Bolt Pre-Tension en la interfaz Solid Mechanics.

Cuando se inserta un perno desde la librería de elementos en los pernos pretensados en un modelo de conexión de tubos, los parámetros geométricos diferentes pueden definirse fácilmente.

Vicoelasticidad añadida a la interfaz de membrana

En la interfaz de membrana ahora se han incluido los efectos de la viscoelasticidad con los siguientes modelos de viscoelasticidad disponibles:

5.0

Mallado eficiente y resolución de montajes CAD Un nuevo algoritmo del resolvedor permite mallados y resolución extremadamente rápidas de montajes CAD donde se permiten nodos colgantes y es suficiente con obtener respuestas aproximadas. Vigas geométricamente no lineales No está permitido que las vigas tengan grandes deformaciones: grandes rotaciones y pequeñas deformaciones. Matrices de muelles y amortiguadores Las funcionalidades de Spring Foundation y Thin Elastic Layer han sido generalizadas para que las relaciones de la fuerza del muelle respecto al desplazamiento y la fuerza de amortiguamiento respecto a la velocidad puedan entrarse en forma matricial, en vez de con componentes. Hinchazón higroscópica Ahora está disponible la hinchazón higroscópica en todas las interfaces de mecánica estructural. Acoplamientos entre placas y vigas Ahora existen funcionalidades internas disponibles para acoplamientos vigas y placas con opciones para: arista común, aristas paralelas, punto sobre viga a arista de placa, y punto sobre viga a placa de contorno. Nueva interfaz de dispositivos piezoeléctricos La interfaz de dispositivo piezoeléctrico se ha reemplazado por un nodo multifísico llamado Efecto Piezoeléctrico, que coneta una interfaz de Mecánica de Sólido y una interfaz Electrostática (ver también el módulo MEMS). Mejoras en la interfaz de membrana El modelo de material para membranas ahora puede ser: ortotrópico, anisotrópico o hiperelástico (requiere el módulo Nonlinear Structural Materials Module). También continen nuevas funcionalidades: Velocidad prescrita, Aceleración prescrita, simetría y antisimetría. Interacción fluido-estructura para geometría fija El nuevo acoplamiento de interacción fluido-estructura, geometría fija es un acoplamiento FSI simplificado que no involucra una malla deformada para el fluido y es aplicable para deformaciones estructurales que son suficientemente pequeñas para no afectar a la geometría del dominio fluido. El acoplamiento contiene dos efectos: La fuerza del fluido en el sólido, p. ej. presión y fuerza viscosa La velocidad estructural como una condición de contorno en el fluido Masa puntual en interfaces de placa y placa Se ha añadido un nodo de masa puntual en las interfaces de cáscara y placa y también es posible entrar un momento de masa del tensor inercia. Varias mejoras en placas y vigas Las placas y vigas pueden ser conectadas a modelos de Multibody Dynamics. La opción de offset para placas se ha generalizado. Se han añadido muelles rotacionales a la Spring Foundation para la interfaz de Viga. Nuevos modelos Cohesive Zone Modeling of Miexe-Mode Debonding Instability of a Space Arc Frame Connecting Shells and Solids Bracket tutorial models

Nuevo modelo - Conexión de placas y vigas: En este modelo tutorial y de verificación se muestra cómo conectar elementos de viga y placa en diferentes situaciones. Los resultados se comparan también con un modelo sólido de la misma geometría. Varias mejoras en placas y vigas: Este modelo contiene un modelo de dinámica multicuerpo simplificado de una máquina lavadora portátil de eje horizontal. Se realiza un análisis de frecuencias propias para calcular las frecuencias naturales y forma de los modos del montaje completo. Se realiza un análisis transitorio para encontrar las vibraciones inducidas por la carcasa, modelada como una placa flexible, durante el ciclo de centrifugado.