Nonlinear Structural Materials Module

Novo Aplicativo: Stress Analysis of a Pressure Vessel

Um vaso de pressão é projetado para conter líquidos ou gases a pressões substancialmente mais altas, ou mais baixas, que a pressão ambiente. Uma grande diferença de pressão exige um projeto correto para evitar falhas catastróficas.

O aplicativo Stress Analysis of a Pressure Vessel é um exemplo de como se pode projetar uma ferramenta para verificar uma família de componentes que possuem geometria parametrizável. A finalidade do aplicativo é determinar se o vaso será capaz de sustentar a pressão interna aplicada sem exceder o limite especificado na fração de volume do material, que ultrapassou o limite de escoamento. O aplicativo resolve a plasticidade ortotrópica usando o Critério Ortotrópico de Hill.

É possível ajustar os parâmetros geométricos do vaso, a pressão interna, as propriedades do material e a fração de volume do vaso que tem permissão para ultrapassar o limite de escoamento. Os resultados do aplicativo incluem a pressão à qual ocorre o início do escoamento, a fração de volume que sofreu deformação plástica abaixo do limite permitido e a pressão à qual a fração de volume plastificado atinge o limite especificado.

A interface com o usuário do aplicativo Stress Analysis of a Pressure Vessel, mostrando os resultados de tensão. A interface com o usuário do aplicativo Stress Analysis of a Pressure Vessel, mostrando os resultados de tensão.

A interface com o usuário do aplicativo Stress Analysis of a Pressure Vessel, mostrando os resultados de tensão.

Formulação Aprimorada para Plasticidade em Pequenas Deformações com Não-Linearidade Geométrica

Agora, é possível usar uma formulação de pequenas deformações plásticas para deformações significativamente maiores, sem perda significativa de exatidão. Quando Small plastic strains é selecionado como o modelo de plasticidade, no nó Plasticity, e o estudo incorpora não-linearidade geométrica, o tensor de tensão Cauchy é usado para avaliar a função de plastificação e o potencial plástico. Em versões anteriores do software, o segundo tensor de tensão Piola-Kirchhoff era usado em seu lugar, o que limitava a faixa útil de deformação a um pequeno percentual. A opção Large plastic strains, disponível desde uma versão mais antiga do COMSOL Multiphysics, é mais precisa, embora mais cara em termos computacionais. Com a nova formulação para pequenas deformações plásticas, o limite para quando a formulação completa para grandes deformações é necessária aumenta de uma tensão de um pequeno percentual para 20% ou mais, dependendo da exatidão exigida.

Tensões durante a compressão elastoplástica de um tubo, com a pressuposição de pequenas deformações plásticas (esquerda) e  grandes deformações plásticas (direita). Tensões durante a compressão elastoplástica de um tubo, com a pressuposição de pequenas deformações plásticas (esquerda) e grandes deformações plásticas (direita).

Tensões durante a compressão elastoplástica de um tubo, com a pressuposição de pequenas deformações plásticas (esquerda) e grandes deformações plásticas (direita).