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關注創建者:王靖雯 創建時間:2023-04-11

COMSOL位移的實例教程
其中,古斯 - 漢森位移(Goos - H?nchen shift)作為光束在界面反射或折射時產生的一種橫向偏移現象,具有重要的理論研究價值和潛在的應用前景。
從經典的電磁理論角度出發,當光在介質界面處發生全反射時,依據菲涅耳公式可以對光的反射和折射行為進行初步的描述。然而,古斯 - 漢森位移揭示了光在這種看似簡單的反射過程中,并非按照傳統幾何光學所預期的那樣直接反射,而是存在著一個橫向的微小偏移。這種偏移是光波的波動性所導致的結果,與光在界面附近的倏逝波(evanescent wave)特性緊密相關。
連續譜中的束縛態(BIC)作為一種特殊的物理態,在光學系統中表現出獨特的性質。BIC 能夠在連續輻射譜中實現能量的局域化而不發生輻射損耗,其本質源于特定結構下光波的干涉效應。近年來,研究發現 BIC 在光與物質相互作用過程中可以起到至關重要的調控作用。
在研究光束偏移現象時,利用 BIC 來增強古斯 - 漢森位移展現出了獨特的魅力。通過巧妙地設計具有 BIC 特性的光學結構,可以對光在界面處的倏逝波進行有效的調制,進而顯著增強古斯 - 漢森位移。這種增強不僅有助于我們更深入地理解光的波動本質和光 - 物質相互作用機制,而且在諸如高靈敏度光學傳感、精密光學測量以及新型光通信器件等諸多應用領域具有廣闊的應用前景。
本文將對一篇題為“Giant Enhancement of the Goos-H?nchen Shift Assisted by Quasibound States in the Continuum”的工作進行復現解析,從理論建模到數值模擬,體會BIC增強光束位移的基本原理。復現工具采用的是Comsol,數據處理采用matlab。
圖一
文章給出的結構如圖一所示,由四部分全介質光柵組成,。
展開 這種方法簡化了 COMSOL Multiphysics 軟件對該類問題的求解。當存在嚴重變形時,可以通過自動重新剖分網格來幫助求解文章介紹的方法同樣可以用于三維幾何。模擬變形網格教程同時使用二維及三維示例演示了這一方法的使用。
至此,我們僅討論了對象在相對簡單域內的平移,我們可以輕松在其中設定變形域。當很難對幾何進行細分或對象會發生旋轉時,我們將需要不同的方法。
來源:COMSOL

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03 方法與 COMSOL 的對比分析
維度
COMSOL 案例方法
本教程 Ansys 方法
備注
核心邏輯
全局方程(未知力F作為自由度,強制位移=2cm)
位移約束
一、前言
粘彈性動力邊界是工程仿真中比較常用,效果也不錯的局部時域人工動力邊界條件,目前已經在ANASYS、ABAQUS和Fssicas等通用有限元軟件中有了較為通用的使用方法,但是在COMSOL這款以多物理場和PDE建模為特色的通用軟件中卻比較少見。因此本帖展示的是本人在COMSOL有限元平臺實現的粘彈性邊界的施加以及地震動輸入的介紹。
本文將對一篇題為“Giant Enhancement of the Goos-H?nchen Shift Assisted by Quasibound States in the Continuum”的工作進行復現解析,從理論建模到數值模擬,體會BIC增強光束位移的基本原理。復現工具采用的是Comsol,數據處理采用matlab。
弱形式到底是什么?為什么有限元離不開它?11個月前
下一篇文章,我們將基于Comsol的一個官方案例進一步解釋如何將弱形式應用到仿真建模中。
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1.5 Abaqus/Explicit優勢分析
有限元仿真領域對流固耦合問題一般采用計算流體動力學(CFD,Computational Fluid Dynamics),目前較為主流的求解器包括CFX、Fluent、COMSOL。
仿真采用軟件是comsol6.0版本,仿真建模中首先建立幾何模型,可在comsol軟件中直接構筑,也可將solidworks中畫好的模型導入comsol。電抗器電磁振動仿真中硅鋼片磁特性數據直接影響計算結果,使用插值B-H曲線定義其磁特性。
在磁場模塊中將線圈定義,計算麥克斯韋力。為了計算的速度與收斂性,忽略電抗器鐵心的疊片特性,將電抗器鐵心視為各向同性均勻實體。
模型下表面設置為固定約束,上表面指定位移,模擬混凝土試塊受壓狀態,提交計算完成研究。
載荷和位移通過 FSI 接口傳遞,解決了完整的非線性問題。
單向耦合。固體力學求解器將位移傳遞給流體求解器。
單向耦合。流體求解器將應力傳遞給固體力學求解器。
右鍵“凸輪”選擇指定位移/旋轉。旋轉中心:所選實體的質心;實體層:邊界;指定旋轉中心位移:均勾選并設置為0;指定旋轉軸:0,0,1;轉動角:dege。最后打開旋轉中心:邊界,旋轉凸輪中間的滑塊邊界當做旋轉軸。
③右鍵凸輪連接柱和凸輪連接桿支座、支撐座圓柱,建立固定約束。
在COMSOL固體力學模塊中常用的約束包括固定約束和輥支撐,這兩種約束在很多情況下不能滿足一些約束需求,比如類似軸承支撐的約束,只允許周向旋轉,徑向和軸向固定。為了實現該約束,需要用到固體力學中的“指定位移"。