COMSOL材料的案例
COMSOL生成多孔材料的教程
在COMSOL生成多孔材料可以采用CAD圖形導(dǎo)入的方式，在CAD內(nèi)生成多孔幾何模型后導(dǎo)入到COMSOL中進(jìn)行差集操作即可。
CAD多孔模型的建立—以曲邊泰森多邊形為例
1、設(shè)置好模型參數(shù)后運(yùn)行CAD_Voronoi圖 V2.1.exe可直接生成CAD圖，將無用的圖層刪除后，僅保留曲邊泰森多邊形圖像，并將CAD文件另存為.dxf格式文件備用。
2、打開COMSOL新建模型選擇“二維”，并選擇合適的“物理場”。在模型開發(fā)器的 “幾何”上右擊選擇“導(dǎo)入”。找到先前保持的dxf文件構(gòu)建選定對象。
3、選擇“幾何”菜單點(diǎn)擊“繪圖”-“矩形”，建立矩形實(shí)體。
4、選擇“幾何”菜單“布爾操作與分割”-“差集”。分別選擇矩形與導(dǎo)入的實(shí)體。構(gòu)建選定對象。
展開 在 COMSOL 中模擬非線性磁性材料
為有效 H-B/B-H 曲線計(jì)算的插值數(shù)據(jù)可以被導(dǎo)出，進(jìn)一步用于其他 COMSOL Multiphysics 應(yīng)用。單擊功能區(qū)中的導(dǎo)出數(shù)據(jù)按鈕來打開導(dǎo)出材料數(shù)據(jù) 對話框。您可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為文本文件，也可以通過在導(dǎo)出選項(xiàng)中選擇相應(yīng)的選項(xiàng)導(dǎo)出到材料庫。
在文本文件導(dǎo)出選項(xiàng)中，可以選擇任何一種平均方法和曲線類型。這個(gè)導(dǎo)出的文本文件在每行中包含一對值。例如，可以將這個(gè)文本文件導(dǎo)入到 COMSOL Multiphysics 應(yīng)用程序的插值函數(shù)節(jié)點(diǎn)中，并用來定義頻域磁仿真的有效 H-B/B-H 曲線。
導(dǎo)出材料數(shù)據(jù)對話框，說明了文本文件（左）和材料庫（右）數(shù)據(jù)導(dǎo)出選項(xiàng)。
您還可以使用導(dǎo)出為組合框中的材料庫導(dǎo)出選項(xiàng)將曲線數(shù)據(jù)導(dǎo)出作 為 COMSOL Multiphysics 材料庫中的文件（請見上圖右側(cè)）。這個(gè)導(dǎo)出的材料庫文件中的材料包含基于所選的平均方法（簡單能量或平均能量）的 H-B 曲線、B-H 曲線、有效 H-B 曲線和有效 B-H 曲線。還可以通過選中在零場時(shí)包含線性化相對磁導(dǎo)率復(fù)選框來包括線性化相對磁導(dǎo)率。導(dǎo)出的材料庫文件可以被添加到材料庫中，如下圖所示。
材料瀏覽器窗口，顯示將導(dǎo)出的材料庫文件添加到材料庫的步驟。
注：現(xiàn)在，您可以使用 COMSOL Multiphysics 材料庫中非線性磁性文件夾下的任何材料進(jìn)行頻域仿真，方法是首先使用這個(gè)實(shí)用的仿真App將可用的 H-B/B-H 曲線轉(zhuǎn)換為有效的 H-B/B-H 曲線。
展開 009 – COMSOL含Kerr材料的二維光子晶體波導(dǎo)（僅模型文件） ￥40
009 - COMSOL含Kerr材料的二維光子晶體波導(dǎo)（僅包含模型文件，40元）
基本介紹：
主要內(nèi)容：根據(jù)發(fā)表在Journal of Modern Optics上的文獻(xiàn)《A novel proposal for all-optical compact and fast XOR/XNOR gate based on photonic crystal 作者：Golnaz Tavakoli等》，用COMSOL重復(fù)其中的圖2；
計(jì)算所需的內(nèi)存：8 GB；
基于COMSOL頻域求解，使用的軟件版本為COMSOL 5.3 (5.3.0.223)；
涉及的內(nèi)容：組件耦合-最大最小值、組件耦合-積分、自定義變量、非線性材料（Kerr材料）、完美匹配層、散射邊界條件、參數(shù)化掃描 等；
繪制了：電場模、電場z分量、光強(qiáng)分布、折射率分布；
注意：本案例僅包含模型文件，沒有講解視頻，不附帶答疑指導(dǎo)。
包含的文件截圖：
詳細(xì)描述：
如上圖所示，基本結(jié)構(gòu)是三角晶格二維光子晶體波導(dǎo)。在兩個(gè)平行波導(dǎo)之間制造一個(gè)“><”形狀的耦合區(qū)域，耦合區(qū)域內(nèi)部的介質(zhì)柱替換為一種 Kerr 非線性材料。
Kerr 非線性材料的折射率與所處位置的光強(qiáng)有關(guān)，可表示為：
其中
光從 A 端口入射，由于 Kerr 非線性材料的折射率與光強(qiáng)有關(guān)，所以光經(jīng)過“><”形耦合區(qū)域后，入射光強(qiáng)較大時(shí)光主要從 B 端口輸出，而入射光強(qiáng)較小時(shí)光主要從 D 端口輸出。
計(jì)算的內(nèi)容和結(jié)果：
1、當(dāng)入射光強(qiáng)較小時(shí)，電場z分量分布。左：論文中的結(jié)果；右：本案例的結(jié)果
2、當(dāng)入射光強(qiáng)較大時(shí)，電場z分量分布。左：論文中的結(jié)果；右：本案例的結(jié)果
再次提醒：本案例僅包含模型文件，沒有講解視頻，也不附帶答疑指導(dǎo)。
展開 COMSOL功能梯度材料中的光線反射
本案例介紹在COMSOL建立功能梯度材料FGM幾何模型，并研究激光在通過梯度材料時(shí)的反射情況。
梯度材料模型采用CAD Voronoi FGM V1.0插件生成，CAD模型生成后只保留綠色圖層內(nèi)容作為梯度材料的反射界面。
在AutoCAD內(nèi)將圖紙另存為dxf格式文件，并將模型導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，新建矩形與導(dǎo)入部件進(jìn)行差集操作，建立梯度材料幾何模型。
對模型設(shè)置材料并劃分網(wǎng)格。
選擇二維幾何光學(xué)研究，左側(cè)邊界設(shè)置從邊界釋放，射線方向沿x軸正方向，將除右側(cè)邊界外的其他邊界全部設(shè)置為鏡面反射。
進(jìn)行計(jì)算并查看光線在梯度材料中的反射現(xiàn)象。
展開 
COMSOL顆粒夾雜多孔介質(zhì)多相材料達(dá)西滲流模擬
在實(shí)際工程中滲流路徑往往不是單一材料，如滲流發(fā)生在夾雜碎石的土體中，這就造成滲流的復(fù)雜性。這里采用兩項(xiàng)材料通過COMSOL達(dá)西定律模塊對滲流進(jìn)行模擬。
模型采用CAD隨機(jī)球體顆粒&過渡區(qū)插件建立后導(dǎo)入到COMSOL軟件內(nèi)。
模型包括滲流發(fā)生的外側(cè)基體、內(nèi)部顆粒、顆粒及基體過渡區(qū)（ITZ）三部分組成，由于內(nèi)部顆粒的滲透系數(shù)遠(yuǎn)小于基體，因此可將其省略，邊界置為無流動。設(shè)置過渡區(qū)的目的是在實(shí)際情況中，土體及內(nèi)部碎石顆粒間往往會有孔隙，這就造成了接觸面的實(shí)際滲透率遠(yuǎn)高于土體，模型剖切面如下。
模型設(shè)置左右兩側(cè)的水頭差，最終壓力及流速模擬結(jié)果如下。
展開 COMSOL 中定義材料各向異性的方法
很多材料都具有各向異性的特性，并且在很多情況下，各向異性與材料的形狀相關(guān)。COMSOL Multiphysics? 軟件提供了多種定義曲線坐標(biāo)系的方法（曲線坐標(biāo)系可作為局部坐標(biāo)系來定義材料的各向異性）。這篇文章，我們將討論每種曲線坐標(biāo)系定義方法的概念以及如何進(jìn)行選用。
各向異性特性
各向異性特性廣泛存在于各個(gè)領(lǐng)域，例如，具有地震各向異性的巖層、液晶顯示器中使用的液晶、航空工業(yè)中使用的輕質(zhì)但仍能承受高負(fù)荷的材料，或者最接近生物軟組織性能的醫(yī)療替代品，等等。
曲線坐標(biāo)系的基礎(chǔ)知識
讓我們了解一下這個(gè)案例，考慮一種碳纖維增強(qiáng)聚合物，其中嵌入環(huán)氧樹脂基體中的編織纖維沿纖維軸向具有較高的熱導(dǎo)率，在橫截面上具有較低的熱導(dǎo)率。如果想要使用熟悉的笛卡爾坐標(biāo)系來表示纖維的各向異性幾乎是不可能的。但是，如果有一個(gè)跟隨纖維走向的坐標(biāo)系，就可以直接設(shè)置各向異性特性。
環(huán)氧樹脂基體中的編織纖維。
如何確定這樣的坐標(biāo)系呢？在物理學(xué)上，有許多效應(yīng)會產(chǎn)生跟隨幾何形狀的矢量場，例如，順著纖維的流動，或者從纖維一端到另一端的熱傳導(dǎo)，甚至是產(chǎn)生磁場的一束載流導(dǎo)線。這些正是 COMSOL? 軟件中用來計(jì)算曲線系統(tǒng)的方法，所有這些方法都可以用來計(jì)算構(gòu)成第一基矢 的矢量場 。由于大多數(shù)應(yīng)用需要?dú)w一化的矢量場，COMSOL Multiphysics 會自動除以 進(jìn)行歸一化處理。第二個(gè)矢量場可以手動指定，笛卡爾坐標(biāo)通常是一個(gè)不錯的選擇。以此為起點(diǎn)，我們重建第二基矢 ，確保它與 垂直，并被歸一化處理。最后，這兩個(gè)矢量的叉積得到第三基矢 。
在軟件內(nèi)部，使用直角坐標(biāo)系 進(jìn)行計(jì)算，并將所有涉及不同坐標(biāo)系的量轉(zhuǎn)換到 坐標(biāo)系。
展開 在 COMSOL 中分析特殊的多孔彈性超材料
多孔彈性超材料結(jié)構(gòu)的多角度視圖。圖片來自 Jingyuan Qu。
作為比對點(diǎn)，研究人員還研究了一個(gè)普通的多孔結(jié)構(gòu)和一個(gè)由連續(xù)各向同性材料制成的立方體。當(dāng)周圍的靜水壓力增大時(shí)，兩個(gè)結(jié)構(gòu)的體積都會縮小。在相同的條件下，多孔超材料則會膨脹，突出了自身的等效壓縮性特征。
后續(xù)步驟
通過大量的研究，該小組能夠捕獲超材料的行為，改進(jìn)設(shè)計(jì)，并利用這些信息加快進(jìn)入制造階段。雖然利用傳統(tǒng)的加工技術(shù)來制造這類材料并非不可能，但是 3D 打印可以作為制造負(fù)壓縮性超材料的替代選擇。3D 打印機(jī)可以使用在靜水壓力下收縮的普通材料來制成這種超材料。
Qu 指出，因?yàn)榧词乖诟邏涵h(huán)境中，超材料也能夠保持恒定不變的等效體積，或許可以在高壓應(yīng)用中發(fā)揮特殊作用。
本文來自 ：COMSOL 博客
展開 comsol中壓電陶瓷仿真學(xué)習(xí)-材料篇
點(diǎn)擊藍(lán)字 關(guān)注我們
comsol中壓電陶瓷仿真學(xué)習(xí)-材料篇
因工作內(nèi)容改變，最近開始自學(xué)comsol，希望能從軟件小白的角度分享一些學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。本文主要對壓電仿真分享一下自己的理解。以如下官網(wǎng)案例為例，主要對其中的壓電部分進(jìn)行講解，由于聲學(xué)部分對工作內(nèi)容并沒有指導(dǎo)意義，因此跳過。
官網(wǎng)案例鏈接（預(yù)應(yīng)力螺栓 Tonpilz 型壓電換能器）：https://cn.comsol.com/model/piezoelectric-tonpilz-transducer-with-a-prestressed-bolt-14535
首先對本案例模型進(jìn)行簡單介紹：Tonpilz 型換能器用于相對低頻的大功率聲發(fā)射。這是聲吶應(yīng)用中常用的換能器配置。換能器由前輻射頭、后蓋板及堆疊在兩者之間的壓電陶瓷環(huán)構(gòu)成，壓電陶瓷環(huán)通過中心螺栓連接。該示例介紹如何包含螺栓預(yù)張力的影響。
展開 COMSOL 顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)仿真 ￥800
<p>復(fù)合材料是用經(jīng)過選擇的、含有一定數(shù)量比的兩種或兩種以上的組元，經(jīng)過人工復(fù)合、組成多相、三維結(jié)合且各相之間有明顯界面的、具有特殊性能的材料。顆粒增強(qiáng)體是用以改善復(fù)合材料的力學(xué)性能，提高斷裂功、耐磨性、硬度，增進(jìn)耐蝕性的顆粒狀材料。如SiC、TiC、B4C、WC、Al2O3、MoS2、Si3N4、TiB2、BN、C （石 墨）等。 </p><p>顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料作為一種新的結(jié)構(gòu)材料有著廣闊的發(fā)展前景。本篇文章采用COMSOL軟件對顆粒增加復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行了參數(shù)化建模，并計(jì)算了添加顆粒后的壓縮變形性能。顆粒增強(qiáng)復(fù)合體結(jié)構(gòu)的建模基于<a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/comsol" rel="noopener noreferrer" target="_blank">COMSOL軟件</a>中的App開發(fā)器編制了程序?qū)崿F(xiàn)了不同粒徑和數(shù)量的非干涉顆粒隨機(jī)生成模型，幾何模型如下圖所示：</p><div contenteditable="false" width="100%">
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<img src="https://img.jishulink.com/upload/202107/e62e2e3673a9420a8db4bf2f55c48d0a.png" title="Untitled1.png" alt="Untitled1.png" style="max-width: 760px; width: 678px; height: 399px;" width="678" height="399" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202107/e62e2e3673a9420a8db4bf2f55c48d0a.png?
展開 在 COMSOL 中正確模擬壓電材料
例如，可創(chuàng)建一個(gè)曲線坐標(biāo)系以定義在空間中自由彎曲的各向異性材料。
本文來自：COMSOL博客
如何在 COMSOL 軟件中對鐵磁材料進(jìn)行建模？
結(jié) 論
在本篇文章中，我們分析了 COMSOL Multiphysics 和“AC/DC 模塊”中各種模擬磁性材料的選項(xiàng)。我們首先闡述了磁學(xué)的基本原理，并提供了一組條件，指明了與每一條規(guī)律相適應(yīng)的真實(shí)材料和裝置。我們還討論了多物理場模擬功能以及更高級條件的應(yīng)用方法。
COMSOL和Matlab聯(lián)合仿真之復(fù)合材料填充建模
在基底材料中添加填料制成的復(fù)合材料，被用在絕緣材料改良性能機(jī)械防腐蝕性能、導(dǎo)熱材料提高導(dǎo)熱性能等應(yīng)用場合。在絕緣材料中，根據(jù)不同需要向聚合物基體添加的填料可以是補(bǔ)強(qiáng)劑、惰性填充劑、阻燃劑、防老劑及其它特殊用途填料。在提高上述性能的同時(shí)，也要保證足夠的絕緣性能。在導(dǎo)熱材料中，用于芯片散熱的硅脂是經(jīng)典的復(fù)合導(dǎo)熱材料用途之一。
對這些復(fù)合材料性能的仿真研究中，需要建立隨機(jī)填料幾何模型。在COMSOL中，如果要建立大量隨機(jī)部件，直接在軟件中建模是很不方便的。
這種情況，適合采用程序化建模。具體的方法有：
1、方法或插件
3、java接口
4、matlab接口（comsol with matlab）
（上圖是采用方法實(shí)現(xiàn)的隨機(jī)幾何建模）
其中，matlab接口是最靈活的，可以利用matlab內(nèi)置的函數(shù)，使得開發(fā)更簡單，并能開發(fā)出具有更復(fù)雜需求代碼。
COMSOL軟件提供了使用matlab建模仿真的API（COMSOL with MATLAB），可以通過編寫matlab腳本，自動構(gòu)建各種隨機(jī)模型：
填料的材料可以是一種，也可以是多種；填料的形狀可以是一種，也可以是多種（球形、圓柱形、長方體等）。
上述模型是填料都在計(jì)算域內(nèi)部的，也可以制作填料被邊界截?cái)嗟哪Ｐ停?程序隨機(jī)填料，可以保證填料顆粒間不相交，填料的尺寸可以是相同的、等概率隨機(jī)分布、正態(tài)隨機(jī)分布等。計(jì)算域除了可以是上述模型中的長方體，也可以是圓柱體、球體等。
另外，可以代碼可以自動完成材料的設(shè)置、邊界條件的設(shè)置：
方便進(jìn)行復(fù)合材料的力學(xué)性能、等效電導(dǎo)率、等效導(dǎo)熱系數(shù)等：
可以批量生成模型，計(jì)算不同填料填充率時(shí)，復(fù)合材料的物理性能：
對于這些復(fù)合材料的仿真研究，既可以研究填充率的影響，也可以研究填料尺寸的影響、長寬比比較大的材料取向的影響等。
展開 在 COMSOL 中分析特殊的多孔彈性超材料
多孔彈性超材料結(jié)構(gòu)的多角度視圖。圖片來自 Jingyuan Qu。
作為比對點(diǎn)，研究人員還研究了一個(gè)普通的多孔結(jié)構(gòu)和一個(gè)由連續(xù)各向同性材料制成的立方體。當(dāng)周圍的靜水壓力增大時(shí)，兩個(gè)結(jié)構(gòu)的體積都會縮小。在相同的條件下，多孔超材料則會膨脹，突出了自身的等效壓縮性特征。
后續(xù)步驟
通過大量的研究，該小組能夠捕獲超材料的行為，改進(jìn)設(shè)計(jì)，并利用這些信息加快進(jìn)入制造階段。雖然利用傳統(tǒng)的加工技術(shù)來制造這類材料并非不可能，但是 3D 打印可以作為制造負(fù)壓縮性超材料的替代選擇。3D 打印機(jī)可以使用在靜水壓力下收縮的普通材料來制成這種超材料。
Qu 指出，因?yàn)榧词乖诟邏涵h(huán)境中，超材料也能夠保持恒定不變的等效體積，或許可以在高壓應(yīng)用中發(fā)揮特殊作用。
本文來自 ：COMSOL 博客
展開 使用COMSOL5.5建立脆性材料壓縮摩擦剪切破壞的損傷模型 ￥19.89
使用COMSOL5.5建立脆性材料壓縮摩擦剪切破壞的損傷模型，使用非局部本構(gòu)模型，包含源程序和論文（非本人所做，僅收取資料查找費(fèi)）
單軸壓縮實(shí)驗(yàn)
論文截圖
注1：上述所有資料源于本人辛苦收集，這里僅收取部分資料查找費(fèi)，大家按需下載。
注2：上述所有資料均不答疑，購買后不退不換。
注3：如有侵權(quán)，請聯(lián)系本人，將立即下架。
在 COMSOL 中高效地定義材料
這種方法對于那些在不同幾何實(shí)體層（比如域和邊界）指定了相同材料的模型來說也很有用。針對此類問題，只需一次性地添加材料即可，并且可以為任何一種類型的幾何實(shí)體添加一個(gè)單獨(dú)的材料鏈接。
在仿真研究中高效地定義材料
通過使用本文介紹的特征和功能，可大幅提高對模型幾何進(jìn)行材料定義的效率。此外，我們還制作了多個(gè)視頻教程，希望能幫助學(xué)會使用這些工具，并能將它們用到自己的仿真研究當(dāng)中。無論是需要處理包含多個(gè)組件的模型文件，還是要定義復(fù)雜的材料屬性，抑或是需要模擬研究中測試不同材料的影響，COMSOL Multiphysics 軟件豐富的內(nèi)置功能讓整個(gè)建模流程變得更加流暢、高效。
來源：COMSOL
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