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Multiscale Designer

Multiscale Designer 是一款用于开发各种材料的多尺度材料模型并进行仿真的高效工具,适用于连续纤维、织物、短切纤维复合材料、蜂窝芯材、钢筋混凝土、土壤、骨骼以及其他各类异质材料。

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在 3 点弯曲试验中对短纤维帽梁进行多尺度仿真
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Multiscale Simulation 开孔拉伸强度 (OHT) 和低速冲击试样的多尺度仿真 – 显示矩阵损坏

应用包括针对设计进行多尺度材料建模、极限失效、基于统计的材料许用强度、疲劳、断裂、冲击、碰撞、环境降解以及多物理场仿真,并为商用 FEA 求解器 Optistruct、RADIOSS、LS-DYNA 和 Abaqus 提供插件。

  • 采用同质化和逆优化技术开发多尺度材料模型
  • 内置参数化单元胞体,用于单向纤维、纺织纤维、短切纤维和颗粒纤维复合材料
  • 对非线性材料特性进行仿真,包括微观尺度下的极限失效
  • 获得由测试支持的虚拟材料许用强度并执行疲劳分析
  • 商业 FEA 软件 OptiStruct、RADIOSS、LS-DYNA 和 Abaqus 的高效插件

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优势

Multiscale Designer 不仅提供了大量多尺度建模框架,还将实用性、数学严谨性、可验证性和多功能性进行了完美结合。

实用性

Multiscale Designer 采用系统化的模型降阶技术,可将数以十万计的有限元减少为数量可控的形变模式和状态变量,从而减少复杂单元胞体的数量。可自动选择最优运动学特性(模式和状态变量),以便针对所关注的量提供所需的准确性。

Multiscale Designer 配有一个可扩展的参数化单元胞体模型库,这些模型由用于优化和随机仿真的内置 CAD 工具和网格划分工具自动生成。当前的单元胞体模型参数库包括:连续纤维、织物、短纤维和长纤维、有序粒子和随机粒子微结构。这消除了生成复杂单元胞体模型并将其与大规模 FEA 求解器相关联的开销。除了单元胞体参数库,在 Multiscale Designer 内还可以导入和/或生成用户定义的整个单元胞体模型(CAD 和/或 FEA 网格)。

数学严谨性

Multiscale Designer 无需进行尺度分离,可提供网格敏感型结果从而提高多尺度产品竞争力。Multiscale Designer 可基于用户特定的试验数据自动识别材料特征长度。

Multiscale Designer 配备有随机多尺度功能,可将几何结构和材料的不确定性转化为组件的不确定性。

可验证性

Multiscale Designer 已与实验材料数据库及多步优化引擎相集成,可识别具有高度不确定性的模型参数(例如空隙率、微裂纹、接口/界面属性)。

多功能性

Multiscale Designer 的高级功能包括:以尽可能少的测试在不影响准确性的情况下生成 A 基准值和 B 基准值许用强度,微结构优化,多尺度疲劳分析和多尺度多流场分析功能。

功能

Multiscale Designer – Mechanical

Multiscale Designer - Mechanical 基于微观机械方法,可处理极少量代表微相及其界面非弹性形变的内部变量。它会以相当于宏观建模的计算成本来求解微观场。Multiscale Designer - Mechanical 会在非线性分析之前的前处理阶段预先计算材料数据库(如变换影响函数),随后会在非线性分析中重用计算结果。Multiscale Designer - Mechanical 已针对 50 多种基准问题在各种复合材料产品形式的取样片和组件层级进行了验证。

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Multiscale Designer - Stochastics

Multiscale Designer - Stochastics 提供正向和逆向随机仿真功能。正向随机仿真过程会假定微观几何和构成属性的可变性,以此计算出感兴趣的宏观数量的可能性分布函数。逆向随机仿真过程会根据宏观(取样片)层级实验数据的可变性对微观组成属性的可能性分布函数取反。Multiscale Designer – Stochastics 通过测试方法支持的虚拟许用值提供用于计算 A、B 基准许用值的数据。

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Multiscale Designer – Fatigue

Multiscale Designer - Fatigue 基于时域双尺度渐近均匀化方法和空域降阶均匀化方法,可有效应用于任何材料架构以及任何微相本构方程。Multiscale Designer - Fatigue 已针对化学气相渗透 (CVI)、熔化渗透 (MI) 陶瓷复合材料、PMR-15 和 MVK-14 强化碳纤维复合材料进行了验证。

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Multiscale Designer – Multiphysics

Multiscale Designer - Multiphysics 基于聚合物和陶瓷基复合材料环境降解的统一耦合多尺度机械扩散反应模型。Mulitscale Designer - Mulitphysics 以多种尺度耦合多个物理过程,包括氧气和/或水分扩散、反应和形变。Multiscale Designer - Multiphysics 的显著特征是可通过减少多个物理过程的模型而实现计算效率。Multiscale Designer - Multiphysics 已针对 PMR-15 和 MVK-14 强化碳纤维复合材料和熔化渗透 CMC-NASA N24A 材料体系进行验证。

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