Multiscale Designer 是一款高效的用於開發和類比多尺度複合材料的工程應用軟體。它可以模擬多尺度的連續型、編織型、短切型纖維複合材料、蜂窩夾芯複合材料、鋼筋混凝土、土體、骨骼以及其它非均質類材料。其應用範圍包括:多尺度材料的建模設計、失效過程模擬、基於統計的材料許用值估計、疲勞、斷裂、衝擊、碰撞、材料性能弱化、多物理場的類比以及可以提供多種商業有限元求解器介面,目前支援的求解器有:OptiStruct、RADIOSS、LS-DYNA 和 ABAQUS。
Multiscale Designer 產品亮點
● 直接均勻化和逆向優化技術開發多尺度材料模型。
● 內置單向、正交編織、短切以及顆粒型等多種纖維複合材料的單包模型。
● 類比非線性材料的力學行為,包括在小尺度下的材料破壞全過程。
● 通過試驗和疲勞分析結果反推出材料許用值。
● 提供高效的商業有限元求解器介面,支援OptiStruct®、RADIOSS®、LS-DYNA以及Abaqus。
Multiscale Designer 產品優勢
雖然一些多尺度建模分析軟體已經存在,但Multiscale Designer是結合了很高的實用性、數學嚴謹性、驗證及多功能等特點於一體的材料多尺度分析軟體。
實用性
Multiscale Designer具備系統化的模型簡化技術。它可以將具有成千上萬單元的複雜微結構單元簡化到電腦容易處理的變形模式和狀態變數個數。這種最優的模式和狀態變數是被自動選擇的,用於提供所需水準的精確度和傾向的狀態數量。
Multiscale Designer內置了參數化的單包模型庫,支援優化和隨機問題的模擬。目前,參數化的單包模型庫包 括的模型有:連續纖維、編織纖維、短切和長切纖維、有序顆粒和隨機顆 粒的單包模型。它消除了生成複雜單包模型和建立單包模型與宏觀有限元求解器之間關聯的時間成本。
另外,Multiscale Designer的單包模型庫支援使用者自訂模型。使用者可以將外部已有的CAD或CAE網格模型導入到Multiscale Designer,也可以在 Multiscale Designer裡重新生成網格模型。
數學嚴密性
Multiscale Designer是基於尺度分離以及分析結果與網格不敏感的數學演算法,在多尺度軟體產品市場上極具競爭力。基於使用者指定的試件實驗資料,Multiscale Designer可以自動識別特徵材料的尺度。另外,Multiscale Designer具備隨機多尺度分析能力,它可以將幾何和材料的不確定性轉化為宏觀尺度分量的不 確定性。
平板翹曲編織物的單包 平板基底和均勻編織物單 平板多方向、多層均勻編織物的單包
驗證
Multiscale Designer集成了一個實驗材料資料庫和一個可以識別很高不確定性的模型參數(如孔隙 率、微裂紋、介面特性)的多步優化引擎。
通用性
先進的Multiscale Designer的功能包括:基於最少的測試生成高精度材料的A、B許用值、微結構優化、多尺度疲勞和多尺度多物理場模擬等功能。
Multiscale Designer 產品功能
力學特性分析
Multiscale Designer在小尺度力學計算領域,應用線性和非線性材料模型解決非線性分析問題所花費的時間幾乎和大尺度下解決同樣分析問題所花費的時間相當。
Multiscale Designer的直接均勻化方法和逆向優化方法可以應用于力學特性分析問題。直接均勻化方法是指在分析過程中,材料小尺度特性是已知的;而逆向優化方法是指 在分析過程中,材料的小尺度特性是未知的,但是可以通過對材料大尺度均質特性進行反推得到。
Multiscale Designer的力學特性分析方式是基於小尺度的分析方法,這種方法具有極少的內部變數,用於表徵微結構的非彈性變形。並且這種方法經歷了超過50多個試件或元件級別的各種複合材料產品基 準問題的驗證。
隨機分析
Multiscale Designer的隨機分析提供直接均勻化方法和逆優化隨機模擬的功能。直接均勻化隨機模擬方法可以計算由變化的材料小尺度幾何和構造的屬性給定均質大尺度材料屬性的概率分佈函數。逆優化隨機模擬方法可以基於試件級別的多個大尺度材料試驗資料反推材料小尺度構造屬性的概率分佈函數。
Multiscale Designer的隨機分析憑藉試驗方法得到的材料真實許用值為計算材料的A、B許用值提供必要的資料。
疲勞
Multiscale Designer的疲勞分析是基於時間的雙尺度漸近均勻化以及空間中的降階均勻化的方法,該方法可以有效地應用於任何材料結構體系和微結構的本構方程。
Multiscale Designer的疲勞分析得到了化學水汽滲透(CVI)、溶解滲透陶瓷基複合材料和PMR-15和 MVK-14增強型碳纖維複合材料的驗證。
多物理場
Multiscale Designer的多物理場分析是基於聚合物和陶瓷基複合材料性能弱化的模型的統一耦合的多尺度力學擴散反應的應用分析。
Multiscale Designer的多物理場分析可以處理多尺度下的多物理場問題,如氧化、腐蝕、擴散、反應及變形等問題及其耦合問題。在多物理場分析過程中,Multiscale Designer的物理場分析的最顯著的特點是它減少了模型自由度,從而達到高效的求解效率。
開孔拉伸試樣的多尺度分析-基底損傷過程 通過試驗和疲勞模擬反推材料許用值 低速衝擊的多尺度分析-基體損傷過程