Neuerungen im Multibody Dynamics Module

Für Nutzer des Multibody Dynamics Module bietet COMSOL Multiphysics® Version 6.2 neue Funktionen für die Modellierung von Elektromotoren und Generatoren, die Möglichkeit, radiale Beschränkungen zu planaren Gelenken hinzuzufügen, sowie ein neues Feature zur Durchführung statischer Analysen von statisch unbestimmten Strukturen. Hier erfahren Sie mehr über diese und weitere Updates.

Neues Multiphysik-Interface für die Modellierung der Interaktion zwischen Magnetfeld und Struktur in rotierenden Maschinen

Das neue Multiphysik-Interface Magnetic-Rigid Body Interaction in Rotating Machinery stellt die Kopplung her, die für die Untersuchung der Strukturmechanik und Starrkörperdynamik in rotierenden elektromagnetischen Motoren und Generatoren erforderlich ist. Dieses Interface kombiniert das Interface Multibody Dynamics mit dem Interface Rotating Machinery, Magnetic über die neue Multiphysik-Kopplung Magnetic Forces, Rotating Machinery. Die Kopplung verbindet Strukturmechanik und Elektromagnetik auf der Ebene von Gebieten und fügt die Belastung einer rotierenden Struktur hinzu, die starr oder aufgrund von Maxwell-Spannungen verformt ist. Mit dieser Funktionalität können Sie berechnen, wie sich Verformungen und Spannungen, die durch Luftspaltkräfte entstehen, sowohl im Stator als auch im Rotor eines Elektromotors verteilen. (Zu den Anwendungsbeispielen gehören Magnetlager und unwuchtige Rotoren.) Sie können sich dieses Interface in dem neuen Tutorial-Modell Magnetic-Structure Interaction in a Permanent Magnet Motor ansehen. Für diese Funktion ist das AC/DC Module erforderlich.

 
Animation eines Permanentmagnetmotors, die die magnetische Flussdichte und die Verschiebung des Rotors zeigt.

Radiale Beschränkungen in planaren Gelenken

Für planare Gelenke enthält das Feature Constraints eine neue Option zum Hinzufügen von radialen Beschränkungen, wobei der Mittelpunkt und der Radius des Beschränkungskreises festgelegt werden können. Mit dieser Option wird eine radiale Zwangsbedingung auf die planare Bewegung eines Körpers angewandt. Dies ist vergleichbar mit der Platzierung eines imaginären Anschlags, der die Bewegung des Körpers in der radialen Richtung beschränkt.

 
Animation einer ringförmigen Scheibe mit ungleichmäßiger Massenverteilung, die auf einer geneigten Fläche gleitet. Mithilfe von radialen Beschränkungen ist es möglich, die Wirkung einer Begrenzungswand zu modellieren, ohne sie physisch zu testen.

Massenträgheitsentlastung (Inertia Relief)

Die Massenträgheitsentlastungsanalyse ist eine spezielle Art der statischen Analyse für statisch unbestimmte Strukturen, die durch äußere Lasten beschleunigt werden, wobei die äußeren Lasten und die Trägheitskräfte der Struktur ein dynamisches Kräftegleichgewicht aufrechterhalten müssen. In allen Strukturmechanik-Interfaces wurde ein neues Feature Inertia Relief hinzugefügt. Mit dieser Funktion können Sie das Aufsetzen einer speziellen Studiensequenz automatisieren, mit der das Beschleunigungsfeld, die entsprechenden Trägheitskräfte und die daraus resultierenden Spannungen berechnet werden.

Ein Flugzeugmodell, das die Verformungen der Tragflächen in der Farbtabelle Prism zeigt.
Deformationen der Tragflächen eines Flugzeugs während eines Hochzieh-Manövers.

Embedded Reinforcements

Bei Verwendung der Multiphysik-Kopplung Embedded Reinforcement ist es jetzt möglich, Elemente aus dem Interface Wire zur Bewehrung in ein flexibles Festkörpergebiet einzubetten. Mit einer Lizenz für das Structural Mechanics Module ist es außerdem möglich, Randelemente aus den Interfaces Truss oder Beam und Oberflächenelemente aus dem Interface Membrane in ein mit dem Interface Multibody Dynamics modelliertes Gebiet einzufügen. Diese neue Funktionalität ist nützlich bei der Modellierung von Strukturen wie zum Beispiel drahtversteiften Riemenantrieben. Sie kann auch verwendet werden, um die Ablösung zwischen dem eingebetteten Element und dem umgebenden Festkörper zu modellieren, wobei die Verbindung entweder vollständig starr oder flexibel sein kann.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Knoten Embedded Reinforcement, das entsprechende Einstellungsfenster und ein Seilzugmodell im Grafikfenster.
Embedded Reinforcement wird zur Versteifung eines Seilzugsystems verwendet.

Ungelagerte Strukturen bei der Modellierung von Kontakt

Bei Kontaktproblemen bestehen oft unzureichende Lagerungsbedingungen bis der Kontakt hergestellt ist. Infolgedessen wird die Steifigkeitsmatrix singulär. Ein neues Feature Stabilization wurde hinzugefügt, um diese Problematik zu beheben.

Die Hälfte eines Rohrverbindungsmodells zeigt den Kontaktdruck in der Farbtabelle Rainbow.
Kontaktdruck in einer verschraubten Rohrverbindung.

Begrenzte Verschiebung

Die Interfaces Solid Mechanics, Multibody Dynamics, Shell, Layered Shell und Membrane wurden um die Möglichkeit erweitert, eine begrenzte Verschiebung, d.h. die maximale Entfernung, die ein Punkt, eine Kante oder ein Rand in einer bestimmten Richtung zurücklegen kann, vorzugeben. Diese Funktionalität kann als eine vereinfachte Version der Kontaktanalyse betrachtet werden, bei der kein zweites Objekt benötigt wird, um die Bewegung zu stoppen. In früheren Versionen war diese Funktion nur in Interfaces wie Beam oder Truss verfügbar und daher nur auf Kanten oder Punkte anwendbar.

 
Ein Rohranschlag, der die radiale Verschiebung des Rohrs begrenzt. Anstelle einer vollständigen Kontaktanalyse wird die Randbedingung Displacement Constraint mit der Option Limited verwendet. Der Anschlag - hier durch einen Ring dargestellt - visualisiert die Verschiebungsgrenzen, ist aber nicht Teil des Modells.

Neue Tutorial-Modelle

COMSOL Multiphysics® Version 6.2 enthält zwei neue Tutorial-Modelle für das Multibody Dynamics Module.