COMSOL結(jié)構(gòu)
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-04-11
COMSOL結(jié)構(gòu)的視頻教程
COMSOL結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的連接
COMSOL結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的連接
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COMSOL結(jié)構(gòu)的實(shí)例教程
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
013 - COMSOL基于范德瓦爾斯結(jié)構(gòu)的雙曲線超材料（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 Science 上的論文《Infrared hyperbolic metasurface based on nanostructured van der Waals materials 作者：Peining Li等》，重復(fù)了圖1b、圖1c、圖1f、圖1g；
基于COMSOL頻域求解，使用的軟件版本為COMSOL 5.4 (5.4.0.225)；
計(jì)算所需的內(nèi)存：32 GB；
涉及的內(nèi)容：各向異性材料、阻抗邊界條件、電偶極子、散射邊界條件、完美匹配層、對(duì)數(shù)據(jù)集的操作 等；
繪制了：電場(chǎng)模、電場(chǎng)z分量的分布、Poynting矢量分布；
注意：本案例僅包含模型文件，沒(méi)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，利用comsol仿真雙曲線超材料上光的傳播。分為兩種情況：一種是純 hBN材料，另一種是將 hBN 做成一維條狀陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)介電常數(shù)的各向異性。在偶極子的激發(fā)下，第二種情況能實(shí)現(xiàn)雙曲線形的波矢分布。
計(jì)算的內(nèi)容和結(jié)果：
1、hBN為均勻薄板時(shí)的電場(chǎng)分布。上圖：文獻(xiàn)中的圖；下圖：本例的結(jié)果 ??
2、hBN為光柵結(jié)構(gòu)（超材料）時(shí)的電場(chǎng)分布。上圖：文獻(xiàn)中的圖；下圖：本例的結(jié)果 ??
再次提醒：本案例僅包含模型文件，沒(méi)有講解視頻，也不附帶答疑指導(dǎo)。
展開 結(jié)構(gòu)有限元基本原理
靜力學(xué)分析：
應(yīng)力張量：一個(gè)點(diǎn)處在笛卡爾座標(biāo)上三個(gè)微分面上有9個(gè)應(yīng)力張量，可以把這個(gè)二階張量表示為σij，所以也可以用矩陣表示為
在材料力學(xué)中，一個(gè)三維物體內(nèi)總會(huì)找到一組截面，其面上只有正應(yīng)力，并沒(méi)有剪應(yīng)力，這個(gè)應(yīng)力成為主應(yīng)力，也是應(yīng)力張量的不變量，按照數(shù)值大小排列為：
應(yīng)變張量：
與應(yīng)力一樣，需要一個(gè)應(yīng)變張量描述某點(diǎn)的變形，定義應(yīng)變張量為εij，這個(gè)二階張量可以表示為：
正應(yīng)變：表示微元的相對(duì)伸長(zhǎng)和縮短
切應(yīng)變：表示微元夾角的變化
廣義胡克定律：廣義胡克定律描述的是應(yīng)力張量和應(yīng)變張量之間的關(guān)系，從而間接建立受力和變形之間的關(guān)系，如下所示：
這里剪切模量G=E/(1+2*ν)
所以寫成矩陣形式就是
這里構(gòu)成了線彈性材料本構(gòu)方程。
這里還需要考慮受力運(yùn)動(dòng)方程和變形協(xié)調(diào)方程，如下：
受力方程
小變形假設(shè)方程
基于以上理論，我們就可以在comsol進(jìn)行基本的結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算，以上是所有復(fù)雜計(jì)算的理論基礎(chǔ)，例如其他簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)梁，桁架和殼體都是基于以上理論簡(jiǎn)化過(guò)來(lái)的。
下面就用comsol進(jìn)行最基本的結(jié)構(gòu)力學(xué)靜力學(xué)分析：
如圖設(shè)置邊界條件：
彎頭支架左邊是直接固定約束，右端直接設(shè)置一個(gè)斜向力，只考慮小變形，不考慮幾何非線性，得到如下應(yīng)力分布和變形：
2.模態(tài)分析：
模態(tài)計(jì)算的目的：
確定機(jī)械部件的振動(dòng)特性，固有頻率和振型，參與系數(shù)和有效質(zhì)量，預(yù)防結(jié)構(gòu)共振，確定振動(dòng)環(huán)境的工作可靠，結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)修正。
應(yīng)用方面包含避免或利用共振，模態(tài)疊加法計(jì)算響應(yīng)（包含頻域相應(yīng)，瞬態(tài)響應(yīng)，響應(yīng)譜和隨機(jī)振動(dòng)），振動(dòng)和噪聲控制，結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化目標(biāo)或者約束條件。
展開 摘 要：泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)因其優(yōu)良的物理性能被廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)領(lǐng)域，為研究不同材料組合對(duì)三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁隔聲性能的影響，利用COMSOL有限元軟件對(duì)純泡沫鋁和三種常見三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁三維幾何模型進(jìn)行建模，并對(duì)其傳遞損失進(jìn)行了數(shù)值仿真計(jì)算。分析了不同材料組合對(duì)三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁隔聲性能的影響。結(jié)果表明：(1)三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁的隔聲性能要優(yōu)于純泡沫鋁，尤其在高頻段(2)三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁傳遞損失存在周期性規(guī)律，即傳遞損失在低頻段先增后減、中頻段先減后增、高頻段逐漸增大的趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：COMSOL;復(fù)合結(jié)構(gòu);泡沫鋁;傳遞損失;
泡沫鋁是一種輕質(zhì)多孔金屬材料，在其鋁基體中含有不計(jì)其數(shù)的氣泡[1],且同時(shí)呈現(xiàn)出金屬相氣泡特征，是一種應(yīng)用前景十分廣闊的物理功能性材料。由于泡沫鋁具有輕質(zhì)、高比剛度、高比強(qiáng)度、吸聲隔熱、阻尼減震、電池屏蔽等特點(diǎn)，在航空航天、高速芯片，建筑材料中均有十分重要的應(yīng)用。由于具有優(yōu)良的物理性能，近些年泡沫鋁材料又逐漸進(jìn)入汽車應(yīng)用領(lǐng)域。泡沫鋁經(jīng)典應(yīng)用之一就是泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)[2],由于綜合了泡沫鋁和金屬板件的性能，這種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較好，得到了廣泛的應(yīng)用。但隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，在整個(gè)汽車新產(chǎn)品開發(fā)或選購(gòu)的過(guò)程中，人們對(duì)于乘坐過(guò)程中的舒適性有了更高的要求。徐平等[3]通過(guò)有限元仿真方法研究了泡沫鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)救生艙的隔聲性能；唐振正和崔承勛[4]研究了不同復(fù)合板密度和厚度對(duì)其復(fù)合結(jié)構(gòu)的隔聲性能影響；梁李斯等[5]研究了打孔泡沫鋁和打孔鋁板組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)的吸聲性能。可見近年來(lái)關(guān)于分析泡沫鋁三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)聲學(xué)性能方面的研究較少，比如將泡沫鋁和鋁合金或碳纖維復(fù)合材料等結(jié)合，可以一定程度上加強(qiáng)泡沫鋁和其他材料之間的結(jié)合力，強(qiáng)化各材料的性能特點(diǎn)。
展開 多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬涉及對(duì)多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜的熱量傳遞過(guò)程進(jìn)行建模和分析，這類模擬對(duì)于優(yōu)化材料設(shè)計(jì)、提高能源效率以及解決環(huán)境問(wèn)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(guò)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(guò)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(jì)算查看多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬結(jié)果
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COMSOL結(jié)構(gòu)的最新內(nèi)容
多孔球結(jié)構(gòu)在催化、吸附及能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。通過(guò)對(duì)多孔球的建模可實(shí)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(cè)流體動(dòng)力學(xué)行為及反應(yīng)效率，為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)，推動(dòng)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
COMSOL三維Voronoi晶體結(jié)構(gòu)模型1個(gè)月前
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(shí)體模型。
三維模型需要在AutoCAD內(nèi)建立，并通過(guò)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。
多級(jí)散射是量化分析共振模式的一個(gè)常用手段，通過(guò)計(jì)算不同偶極子散射的能量可以很好地研究微納結(jié)構(gòu)的輻射特性，例如Anapole由于ED和TD模式干涉相消表現(xiàn)為非輻射模式，TD環(huán)偶極子通常表現(xiàn)出高Q特性等等。通過(guò)復(fù)現(xiàn)一篇題為“Symmetric metasurface with dual band polarization-independent high-Q resonances governed by
comsol怎么顯示單獨(dú)y方向上的應(yīng)力分布6個(gè)月前
大佬們有人知道怎么顯示軸向的應(yīng)力分布嗎，comsol上結(jié)構(gòu)力學(xué)表達(dá)式太多，不知道選哪一個(gè)
在光學(xué)這一充滿魅力的物理研究領(lǐng)域中，光束偏移現(xiàn)象一直是一個(gè)引人關(guān)注且蘊(yùn)含豐富物理機(jī)制的研究方向。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(shí)產(chǎn)生的一種橫向偏移現(xiàn)象，具有重要的理論研究?jī)r(jià)值和潛在的應(yīng)用前景。
從經(jīng)典的電磁理論角度出發(fā)，當(dāng)光在介質(zhì)界面處發(fā)生全反射時(shí)，依據(jù)菲涅耳公式可以對(duì)光的反射和折射行為進(jìn)行初步的描述。然而，古斯 - 漢森位移揭示了光在這種看似簡(jiǎn)單的反射過(guò)程中
三維梯度多孔結(jié)構(gòu)（FGM）是一種孔隙率、孔徑等參數(shù)在三維空間內(nèi)呈梯度分布的多孔材料。梯度孔隙結(jié)構(gòu)的研究可優(yōu)化傳熱傳質(zhì)效率，調(diào)控流動(dòng)路徑，提升能源存儲(chǔ)與材料性能，為復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵理論支持。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立三維球體梯度孔隙結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行滲流仿真模擬。
梯度多孔介質(zhì)FGM模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型在AutoCAD
多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬涉及對(duì)多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜的熱量傳遞過(guò)程進(jìn)行建模和分析，這類模擬對(duì)于優(yōu)化材料設(shè)計(jì)、提高能源效率以及解決環(huán)境問(wèn)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
在鋰離子電池研究中，利用COMSOL進(jìn)行多孔顆粒夾雜電流計(jì)算模擬多孔顆粒中的電流分布情況，可以深入了解材料內(nèi)部的電傳輸機(jī)制。這對(duì)于設(shè)計(jì)高性能電池、超級(jí)電容器等能量存儲(chǔ)設(shè)備至關(guān)重要。本案例中建立球形多孔結(jié)構(gòu)（或顆粒夾雜）模型，并通過(guò)COMSOL研究在包含非導(dǎo)電顆粒夾雜的電解質(zhì)中電流分布情況。
多孔/顆粒夾雜結(jié)構(gòu)采用CAD球體密堆積3D插件
泡沫金屬，亦稱多孔金屬，涵蓋了如泡沫鋁、泡沫鎳及泡沫鈦等多種類型，是一種具備三維連通孔隙結(jié)構(gòu)的先進(jìn)工程材料。該材料融合了金屬與泡沫材料的特性優(yōu)勢(shì)，形成了獨(dú)特的物理和力學(xué)性能，因而被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。本案例旨在描述如何在COMSOL軟件中構(gòu)建具有連通孔隙結(jié)構(gòu)特征的三維泡沫金屬模型。
泡沫金屬的建模可通過(guò)CAD球體密堆積3D插件V2.0版本實(shí)現(xiàn)，其中為確保生成模型中孔隙的連通性
研究目的：利用comsol with MATLAB仿真超彈性材料三維蜂窩網(wǎng)格結(jié)構(gòu)承壓后的穩(wěn)態(tài)效果
模型介紹：利用固體力學(xué)和陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)該仿真。
