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                                                                                                      MultiScale Designer     


Multiscale Designer是一款高效的用于开发和模拟多尺度复合材料的工程应用软件。它可以模拟多尺度的连续型、编织型、短切型纤维复合材料、蜂窝夹芯复合材料、钢筋混凝土、土体、骨骼以及其它非均质类材料。其应用范围包括:多尺度材料的建模设计、失效过程模拟、基于统计的材料许用值估计、疲劳、断裂、冲击、碰撞、材料性能弱化、多物理场的模拟以及可以提供多种商业有限元求解器接口,目前支持的求解器有:OptiStruct、RADIOSS、LS-DYNA和ABAQUS。


 
产品亮点
 
  • 直接均匀化和逆向优化技术开发多尺度材料模型
  • 内置单向、正交编织、短切以及颗粒型等多种纤维复合材料的单包模型
  • 模拟非线性材料的力学行为,包括在小尺度下的材料破坏全过程
  • 通过试验和疲劳分析结果反推出材料许用值
  • 提供高效的商业有限元求解器接口,支持OptiStruct®、RADIOSS®、LS-DYNA以及 Abaqus

 

优势
虽然一些多尺度建模分析软件已经存在,但Multiscale Designer是结合了很高的实用性、数学严谨性、验证及多功能等特点于一体的材料多尺度分析软件。
 
实用性
Multiscale Designer具备系统化的模型简化技术。它可以将具有成千上万单元的复杂微结构单元简化到计算机容易处理的变形模式和状态变量个数。这种最优的模式和状态变量是被自动选择的,用于提供所需水平的精确度和倾向的状态数量。Multiscale Designer内置了参数化的单包模型库,支持优化和随机问题的模拟。目前,参数化的单包模型库包括的模型有:连续纤维、编织纤维、短切和长切纤维、有序颗粒和随机颗粒的单包模型。它消除了生成复杂单包模型和建立单包模型与宏观有限元求解器之间关联的时间成本。另外,Multiscale Designer的单包模型库支持用户自定义模型。用户可以将外部已有的CAD或CAE网格模型导入到Multiscale Designer,也可以在Multiscale Designer里重新生成网格模型。
 
数学严密性
Multiscale Designer是基于尺度分离以及分析结果与网格不敏感的数学算法,在多尺度软件产品市场上极具竞争力。基于用户指定的试件实验数据,Multiscale Designer可以自动识别特征材料的尺度。另外,Multiscale Designer具备随机多尺度分析能力,它可以将几何和材料的不确定性转化为宏观尺度分量的不确定性。

         
平板翘曲编织物的单包                


平板基底和均匀编织物单包            


平板多方向、多层均匀编织物的单包

 

验证
Multiscale Designer集成了一个实验材料数据库和一个可以识别很高不确定性的模型参数(如孔隙率、微裂纹、界面特性)的多步优化引擎。
 
通用性
先进的Multiscale Designer的功能包括:基于最少的测试生成高精度材料的A、B许用值、微结构优化、多尺度疲劳和多尺度多物理场仿真等功能。
 
功能
力学特性分析
Multiscale Designer在小尺度力学计算领域,应用线性和非线性材料模型解决非线性分析问题所花费的时间几乎和大尺度下解决同样分析问题所花费的时间相当。Multiscale Designer的直接均匀化方法和逆向优化方法可以应用于力学特性分析问题。直接均匀化方法是指在分析过程中,材料小尺度特性是已知的;而逆向优化方法是指在分析过程中,材料的小尺度特性是未知的,但是可以通过对材料大尺度均质特性进行反推得到。Multiscale Designer的力学特性分析方式是基于小尺度的分析方法,这种方法具有极少的内部变量,用于表征微结构的非弹性变形。并且这种方法经历了超过50多个试件或组件级别的各种复合材料产品基准问题的验证。
 
随机分析
Multiscale Designer的随机分析提供直接均匀化方法和逆优化随机模拟的功能。直接均匀化随机模拟方法可以计算由变化的材料小尺度几何和构造的属性给定均质大尺度材料属性的概率分布函数。逆优化随机模拟方法可以基于试件级别的多个大尺度材料试验数据反推材料小尺度构造属性的概率分布函数。Multiscale Designer的随机分析凭借试验方法得到的材料真实许用值为计算材料的A、B许用值提供必要的数据。
 
疲劳
Multiscale Designer的疲劳分析是基于时间的双尺度渐近均匀化以及空间中的降阶均匀化的方法,该方法可以有效地应用于任何材料结构体系和微结构的本构方程。Multiscale Designer的疲劳分析得到了化学水汽渗透(CVI)、溶解渗透陶瓷基复合材料和PMR-15 和 MVK-14增强型碳纤维复合材料的验证。
 
多物理场
Multiscale Designer的多物理场分析是基于聚合物和陶瓷基复合材料性能弱化的模型的统一耦合的多尺度力学扩散反应的应用分析。Multiscale Designer的多物理场分析可以处理多尺度下的多物理场问题,如氧化、腐蚀、扩散、反应及变形等问题及其耦合问题。在多物理场分析过程中,Multiscale Designer的物理场分析的最显著的特点是它减少了模型自由度,从而达到高效的求解效率。
 
 

开孔拉伸试样的多尺度分析-基底损伤过程    


通过试验和疲劳仿真反推材料许用值         


低速冲击的多尺度分析-基体损伤过程
 

 
了解更多:
altairhyperworks.com/multiscale
 
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