複合材料是由兩種或以上不同結構的材料組合而成，以提升結構性能的異質性材料。複合材料模組是結構力學模組的附加功能，提供針對分析層狀複合結構的建模工具和功能。層狀複合材料，例如纖維增強塑料、層壓板和夾心板，廣泛應用於製造飛機零件、太空船零件、風力發電機葉片、汽車零件、建築物、船身、自行車和安全設備。
此外，當您將複合材料模組與 COMSOL 產品套件中的其他模組結合使用，您可以在同一個模擬環境中擴展模型以包括熱傳、電磁學、流體力學、聲學和壓電效應。
層板理論可用來定義和視覺化層板
分析層板複合殼體通常基於三維彈性理論或等效單層（ESL）理論
複合材料模組採用專門的分層材料技術，提供兩種方法用於準確地建模複合殼體：層板理論和等效單層理論。層板方法適用於厚到中等薄的複合殼體，且層數有限。等效單層理論適用於薄到中等厚的殼體，並可容納許多層而不會對性能造成重大影響。使用這些理論，您可以通過進行多尺度、多物理場和各種失效分析來優化層板鋪設和其他參數。
複合材料模組可建模以下結構分析
使用 COMSOL 軟體進行複合層板的多種結構分析
微觀/宏觀力學
計算複合層板的均質材料特性和宏觀響應。
第一層失效
評估層壓複合殼體的結構完整性。
線性屈曲
計算壓縮負載和固定端條件下的臨界負載因子。
層間剝離
建模複合板中的剝離啟動和擴散。
非線性材料1
在分層複合材料中引入非線性材料模型。
多體動力學2
在多體系統中將複合層板與其他結構元素耦合。
複合優化3
優化複合鋪層、墊層厚度、纖維方向和材料特性。
1. 需要另外安裝非線性結構材料模組
2. 需要另外安裝多體動力學模組
3. 需要另外安裝最佳化模組
定義和視覺化層板的專用工具
複合材料模組提供一組專門的工具，可視覺化由多層構成的複合層板。
分層法/分層殼介面
3D 的分層殼介面提供了基於分層理論的方法，可進行複合層板的詳細分析。每層材料可以是非線性的。它還支援不同的位移場形狀階數，包括參考面和通過厚度方向。結果包括完整的三維應力和應變分佈，因此可以計算層間應力並研究每個薄層中的應力變化。
等效單層法/殼介面
殼介面還增加了一個材料模型，稱為分層線彈性材料，用於計算整個層板的均質材料性能，並僅在中平面處進行求解。結果包括完整的三維應力和應變分佈，因此可以研究每個薄層中的應力變化。
分層材料特性
分層材料節點可用於定義一個層壓結構，其中每層都有自己的材料資料、厚度和主方向。以此方式定義的分層材料可以使用分層材料堆疊節點進行組合，創建更複雜的層壓材料，尤其在層壓結構具有重複或建模中需要考慮業餘落差的情況下，這種方法非常方便。同時，您還可以定義層與層之間的介面材料特性。
層疊預覽圖
為了視覺化複合材料層疊的輸入數據，有兩種預覽圖：層疊預覽圖和層交叉截面預覽圖。層疊預覽圖顯示每層中的主纖維方向和層數。層交叉截面預覽圖顯示每層的厚度以及參考平面的位置。
層疊材料連接
在側邊配置兩個不同的層壓材料或者建模薄層掉落的情況下，可以使用 Layered Material Stack 節點和 Layered Shell 介面中的 Continuity 節點。通過不同的選項，可以控制兩種層壓材料的連接區域。使用 Continuity 節點上提供的 Layer Cross Section 預覽圖，可以顯示來自兩種層壓材料的連接層。
Layered Material Dataset
Layered Material資料集用於在具有有限厚度的幾何上顯示模擬結果。使用此資料集，您可以增加或減少法向方向的層厚度，這對於可視化薄層很有用。它還允許您在厚度方向上縮放幾何圖形，以更好地可視化薄層。
分層材料切片圖
透過厚度分布圖
您可以看到邊界上特定位置的任何量測數值在不同層厚度下的變化情形。您可以選擇邊界上一個或多個幾何點，或者選擇建立切割點資料集。您也可以直接指定點的座標。不同於其他圖表，結果數值會在x軸上繪製，而厚度座標會在y軸上繪製。
延伸分析的多物理耦合
在層板中，機械力學與其他過程之間有兩種基本不同的交互作用。對於層板內發生的物理過程，您可以同時解決所有物理現象，包括它們之間的耦合。對於其他物理過程，層板則充當3D區域中某些重要事物的邊界。以下多物理耦合可使用內建耦合：
1. 熱傳輸
2. 電流、壓電效應
3. 孔隙彈性
4. 聲學-複合材料互動
5. 流體-複合材料互動
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