comsol孔隙結(jié)構(gòu)的案例
comsol三維多孔結(jié)構(gòu) 泡沫材料 孔隙介質(zhì)模型
孔隙結(jié)構(gòu)
在comsol內(nèi)生成球體或立方體結(jié)構(gòu)的多孔材料結(jié)構(gòu)：
comsol泡沫結(jié)構(gòu)，泡沫球體顆粒占比80%：
建模方法
采用陣列式隨機(jī)分布，生成符合規(guī)定比例的隨機(jī)孔洞。模型采用CAD隨機(jī)孔隙3D插件生成，然后將多孔結(jié)構(gòu)3D模型導(dǎo)入到comsol軟件內(nèi)。
插件鏈接
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1890691
COMSOL建立孔隙尺度多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)模型教程
首先獲取一張多孔介質(zhì)圖片，這里就以COMSOL官網(wǎng)教程圖片為例了。
通過軟件將png格式的圖片轉(zhuǎn)換為DXF格式文件，也就是AutoCAD支持的文件：
下一步打開COMSOL軟件建立二維模型，導(dǎo)入事先準(zhǔn)備好的dxf模型，需要注意導(dǎo)入選項選擇【不接合】
然后通過轉(zhuǎn)換為實體命令將圖形的外側(cè)輪廓及內(nèi)部孔隙分兩步轉(zhuǎn)換為實體，這里在選擇內(nèi)部孔隙時可采用全選的方式更快速的選擇。
通過布爾操作與分割中的差集做差，將孔隙部位挖空。
網(wǎng)格劃分等后續(xù)操作：
本教程用到的CAD文件下載：
AbyssFish.rar
隨機(jī)孔隙建模軟件：
隨機(jī)微觀孔隙2D軟件
展開 COMSOL孔隙-單裂隙介質(zhì)注漿擴(kuò)散模型 ￥40
<ul><li class="ql-align-justify">研究目的：利用COMSOL Multiphysics 軟件建立了受注礫巖層的孔隙－單裂隙介質(zhì)數(shù)值模型，分析了帷幕墻的注漿效果。</li><li class="ql-align-justify">模型簡介：將注漿層位礫巖含水層視為孔隙－單裂隙介質(zhì)，建立40 m×30 m 的孔隙－單裂隙介質(zhì)數(shù)值模型，布置1 個注漿孔和一條單裂隙。單裂隙長度為20 m，裂隙開度為5 mm，注漿孔孔口設(shè)置為定壓力邊界，注漿孔直徑為152 mm。模型上下邊界為無流動邊界，左右邊界為定水頭邊界。</li><li class="ql-align-justify">計算參數(shù)：孔隙介質(zhì)的滲透率為k = 4. 071 ×10E-12m2。礫巖物理力學(xué)性質(zhì)測試實驗中得到其孔隙率為18. 5%，故數(shù)值模型中取孔隙介質(zhì)的孔隙率為15%。按照現(xiàn)場注漿壓力的范圍，數(shù)值模型中的注漿壓力p 分別取5MPa，根據(jù)注漿層位礫巖含水層的埋深情況，模型的靜水壓力p0取2. 0 MPa。
展開 基于comsol的孔隙型介質(zhì)中的流體流動模擬 ￥50
提供孔隙型介質(zhì)模型建立方法，孔隙型介質(zhì)中流動模擬及等效滲透率計算方法，具體內(nèi)容在帖子后面。
comsol微觀孔隙流與等效滲流模型 ￥10
提供孔隙型介質(zhì)模型建立方法，孔隙型介質(zhì)中流動模擬及等效滲透率轉(zhuǎn)化案例。
COMSOL FGM模型 功能梯度材料 梯度孔隙建模教程
功能梯度材料(FGM)是一種新型非均勻復(fù)合材料,是由性能不同的兩種或多種材料復(fù)合成組分和結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)連續(xù)梯度變化的材料。它要求功能、性能隨內(nèi)部位置的變化而變化，以實現(xiàn)功能梯度的材料。
從本質(zhì)上來講，F(xiàn)GM是一種比較特殊的復(fù)合材料。
在自然界也有許多功能梯度材料的例子，如竹子、貝殼、骨骼等。
FGM構(gòu)建
本文采用COMSOL軟件進(jìn)行FGM模型的構(gòu)建，以下表現(xiàn)三種不同形式的功能梯度材料模型：
粒徑均勻變化
雙材料擴(kuò)散
變粒徑分布
建模教程
在COMSOL內(nèi)建立功能梯度材料可以采用AutoCAD模型導(dǎo)入的方式，這里用到了CAD建模插件。
插件下載：
CAD 功能梯度材料（FGM）2D插件
展開 COMSOL泰森多邊形Voronoi圖孔隙優(yōu)化模型受力分析
Voronoi模型
在comsol內(nèi)建立泰森多邊形骨架支撐網(wǎng)格，模型采用一般的多邊形泰森多邊形孔隙以及樣條曲邊泰森多邊形孔隙做對比研究，分析模型在承受壓力荷載下的應(yīng)力分布。通過comsol的固體力學(xué)計算可看出擬圓形Voronoi孔隙支撐結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布更為合理，可有效避免應(yīng)力集中現(xiàn)象。
建模過程
首先采用CAD Voronoi 生成插件 V2版本在AutoCAD內(nèi)進(jìn)行幾何模型的構(gòu)建，并另存為dxf文件導(dǎo)入到comsol軟件內(nèi)。注意導(dǎo)入后需要做一步差集操作以生成Voronoi孔隙形成骨架。
進(jìn)入comsol建立模型，指定材料、邊界、網(wǎng)格等，進(jìn)行力學(xué)分析研究。
這里的研究選擇瞬態(tài)，施加一致的面荷載指定單軸壓縮，最終的結(jié)果如下：
幾何建模插件
模型的建立需要用到的插件
CAD_Voronoi V2
技術(shù)支持
技術(shù)鄰淵魚
展開 comsol層流里面的多孔介質(zhì)改變孔隙率不影響結(jié)果
comsol層流里面的多孔介質(zhì)改變孔隙率不影響結(jié)果速度云圖不變
COMSOL隨機(jī)多面體骨料 三維凸多面體骨料 無規(guī)則孔隙 三維混凝土細(xì)觀 三維骨料模型
混凝土模型
三維混凝土細(xì)觀模型的建立是進(jìn)行混凝土性能模擬的有效方法，而在comsol建模過程中隨機(jī)凸多面體骨料的生成是幾何模型的難點(diǎn)。這里提供一種快速高效的三維凸多面體骨料建模的方案，以實現(xiàn)不同集配的混凝土模型。
建模教程
首先采用CAD隨機(jī)多面體3D插件在AutoCAD內(nèi)生成所需要的三維混凝土細(xì)觀模型。
將該模型分圖層導(dǎo)出為.iges格式文件，這里分圖層導(dǎo)出是為了可以分部件導(dǎo)入到comsol軟件內(nèi)，更方便材料賦值等操作。
本模型共導(dǎo)出四個iges文件，分別是帶有多面體孔洞的基體材料以及三種不同粒徑的多面體。
然后將iges文件分別導(dǎo)入到comsol內(nèi)，這里建議每導(dǎo)入一部分后緊接著進(jìn)行材料賦值操作，材料賦值完成并將該部分隱藏，然后再導(dǎo)入另一部分，否則可能會出現(xiàn)材料賦值難以選取的問題。
最后進(jìn)行網(wǎng)格劃分、邊界條件、模擬計算等操作即可。
這里再放一張賦值不同材料后的模型：
插件下載
CAD隨機(jī)多面體3D插件
模型樣圖
隨機(jī)多面體骨料_AbyssFish.rar
展開 ANSYS三維梯度孔隙結(jié)構(gòu)受壓模擬
ANSYS對三維梯度孔隙結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析具有重要研究意義。其高精度建模揭示孔隙率梯度分布、幾何特征對彈性模量、強(qiáng)度及斷裂韌性的影響機(jī)制，量化應(yīng)力集中與失效風(fēng)險，為航空航天、生物醫(yī)用等領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供理論支撐與方法創(chuàng)新。本案例介紹在ANSYS內(nèi)對功能梯度孔隙材料（FGM）的受壓模擬。
梯度孔隙3D模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建模，AutoCAD參數(shù)化建模完成后將多孔結(jié)構(gòu)梯度模型導(dǎo)出為sat格式文件。
在ANSYS Workbench內(nèi)選擇與研究相適應(yīng)的分析系統(tǒng)，并在幾何結(jié)構(gòu)下導(dǎo)入梯度孔隙幾何模型。
對模型劃分網(wǎng)格并在分析設(shè)置中添加受壓荷載。
求解并查看計算結(jié)果。
展開 COMSOL多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬
多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬涉及對多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜的熱量傳遞過程進(jìn)行建模和分析，這類模擬對于優(yōu)化材料設(shè)計、提高能源效率以及解決環(huán)境問題等方面具有重要意義。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立全連通多孔結(jié)構(gòu)幾何模型，并將孔隙及基體劃分兩相材料，進(jìn)行多孔結(jié)構(gòu)的傳熱仿真模擬。
多孔結(jié)構(gòu)幾何模型采用AbyssFish單連通周期邊界多孔結(jié)構(gòu)2D軟件隨機(jī)生成png格式的圖片。
通過CAD圖像導(dǎo)入插件將模型導(dǎo)入到AutoCAD內(nèi)建立多孔結(jié)構(gòu)草圖，并另存為dxf格式文件。
將多孔結(jié)構(gòu)草圖模型導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，建立孔隙部件。
在COMSOL內(nèi)新建與原模型尺寸一致的矩形，并通過布爾操作和分割中的差集建立多孔結(jié)構(gòu)部件。
再次導(dǎo)入原孔隙模型，并構(gòu)建聯(lián)合體。將孔隙部分材料屬性設(shè)置為空氣，完成多孔結(jié)構(gòu)兩相材料模型構(gòu)建。
添加固體傳熱瞬態(tài)研究，模型左側(cè)設(shè)置熱源，并進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
進(jìn)行計算查看多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬結(jié)果
展開 
COMSOL多孔球結(jié)構(gòu)模型
多孔球結(jié)構(gòu)在催化、吸附及能源存儲等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。通過對多孔球的建模可實現(xiàn)孔隙結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)調(diào)控，揭示傳質(zhì)-反應(yīng)耦合機(jī)制，優(yōu)化材料性能。仿真可預(yù)測流體動力學(xué)行為及反應(yīng)效率，為實驗設(shè)計提供理論指導(dǎo)，推動多孔材料在環(huán)境、能源等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立多孔球結(jié)構(gòu)模型。
多孔球體結(jié)構(gòu)模型采用CAD三維Voronoi劃分插件參數(shù)化建模生成。
建模的詳細(xì)操作步驟為：建立球體后采用插件實現(xiàn)Voronoi劃分，對生成的晶粒進(jìn)行平滑處理，最后新建球體與平滑處理后的晶粒進(jìn)行差集，實現(xiàn)多孔球結(jié)構(gòu)模型。
將模型導(dǎo)出為stl格式文件，并導(dǎo)入COMSOL內(nèi)。
可劃分網(wǎng)格并進(jìn)行后續(xù)多孔球的仿真分析。
展開 COMSOL SMS結(jié)構(gòu)模擬簡要步驟
圖6：SMS結(jié)構(gòu)的透射光譜
親們還可以對幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以便得到更好的透射譜。好啦，以上就是我的個人心得，感興趣的伙伴可以與我一起討論。
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COMSOL三維Voronoi晶體結(jié)構(gòu)模型
本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立任意形狀的三維Voronoi晶體結(jié)構(gòu)實體模型。
三維模型需要在AutoCAD內(nèi)建立，并通過CAD三維模型Voronoi劃分插件進(jìn)行晶格劃分。
將劃分好的晶體結(jié)構(gòu)導(dǎo)出為iges格式文件，并將其導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，建立裝配體。
對模型中的Voronoi晶粒設(shè)置不同的材料屬性。
可劃分網(wǎng)格，并進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)有限元仿真分析。
使用 COMSOL 模擬聲-結(jié)構(gòu)的相互作用
本文，我們將討論如何使用 COMSOL Multiphysics? 軟件來模擬和分析 ASI 問題。
可用于聲固耦合分析的物理場接口
不同類型材料中的聲學(xué)行為用不同的控制方程來描述。在COMSOL Multiphysics 中，這意味著將不同的物理場添加至包含有不同材料的域中。固體中的彈性波，也稱為固體振動，是屬于結(jié)構(gòu)力學(xué)里的一個分支，因此可以使用結(jié)構(gòu)力學(xué)中的物理場接口進(jìn)行建模。在用于結(jié)構(gòu)分析的接口中，最常用于振動分析的接口是固體力學(xué)，殼和膜。多體動力學(xué) 和轉(zhuǎn)子動力學(xué) 接口也可用于復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)計算噪聲振動輻射，該復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)通過鏈接的剛性或柔性組件，或者通過一個可旋轉(zhuǎn)的機(jī)械設(shè)備（例如轉(zhuǎn)子或電動機(jī)）對振動進(jìn)行計算。
可用于結(jié)構(gòu)分析的物理場接口。
在對流體中的聲學(xué)問題進(jìn)行建模時，COMSOL Multiphysics 可以給你提供更多的選擇。COMSOL Multiphysics 中的
聲學(xué)模塊中
有大約 20 個物理場接口可用于模擬基于不同假設(shè)條件下的流體中的波。
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