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使用 VABS 软件对智能材料进行高效仿真

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技术
  • 传感器 - 红外传感器
  • 传感器 - 热导传感器
适用行业
  • 建筑物
  • 建筑与基础设施
用例
  • 虚拟原型与产品测试
关于客户
VABS 软件的客户是从事智能材料和结构研究的工程师和研究人员。其中包括那些从事风力涡轮机、直升机和其他使用智能结构的应用的人员。智能结构通常用作执行器和传感器,用于振动抑制、复合板形状控制和气动弹性稳定性增强等应用。该软件对于处理由在机械、热、电和磁等多个物理场下工作的智能材料组成的工程结构的行为特别有用。
挑战
挑战在于智能材料的高效和准确模拟,特别是最初弯曲和扭曲的各向异性梁,例如风力涡轮机和直升机上的梁。这些材料由于其任意截面拓扑和多个物理域之间的耦合效应而变得复杂。即使使用先进的超级计算机,直接分析这些复合梁结构的计算成本也很高。梁理论的使用显着降低了计算成本,但智能系统缺乏可靠的数学建模和分析是一个主要障碍。这是由于耦合效应建模的困难以及复合材料的各向异性和异质性。
解决方案
解决方案是变分渐近梁截面分析 (VABS) 软件,这是一种高保真截面分析程序。它通过将原始 3D 结构简化为梁模型并恢复 3D 场量,充当 3D 实体和 1D 梁模型之间的链接。该软件已扩展到处理多物理场问题,包括热湿、压电、压磁、火热以及这些物理场之间的任意组合。该软件使用变分渐近法 (VAM) 构建一系列复合梁模型,以进行高效的多物理场梁分析。新开发的梁模型已在VABS中实现,并将随新版本软件一起发布。
运营影响
  • The operational results of using the VABS software are highly accurate and efficient simulations of smart materials. The software is capable of realistic modeling of initially curved and twisted anisotropic beams with arbitrary sectional topology and materials. It can handle multiphysics problems and is capable of reducing an original 3D structure to a beam model, and with the information obtained by 1D analysis, recovering the 3D field quantities. This makes it a unique and powerful tool for engineers and researchers working with smart materials and structures.
数量效益
  • The VABS software significantly reduces computational cost compared to full 3D analysis.
  • The software can handle multiphysics problems, including thermal-hygro, piezoelectric, piezomagnetic, pyro, and any combination between these physics fields.
  • In a case study, the 3D FEA took 3 hours, 5 minutes, and 23 seconds to finish the calculation, while it only took 37 seconds for VABS analysis.

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