COMSOL幾何建模的案例
在 COMSOL 中使用零件庫簡化幾何建模
使用自己創(chuàng)建的或者從 COMSOL Multiphysics? 軟件及其附加產(chǎn)品提供的任何零件庫中添加的幾何零件，可以大大簡化和精簡仿真過程中復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。本文我們將向您介紹如何添加和使用幾何零件，以及創(chuàng)建用戶定義的零件庫。
幾何零件和零件實(shí)例
使用 COMSOL Multiphysics 創(chuàng)建幾何的 CAD 工具包括許多幾何體素，就是一些基本的幾何形狀，例如塊、圓錐、圓柱、球體、棱錐和圓環(huán)等三維幾何。您可以將這些幾何體素組合起來形成更復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)用于仿真。
幾何零件提供了一種重現(xiàn)和參數(shù)化這類復(fù)雜幾何圖形的方法。當(dāng)這些圖形被添加為 COMSOL Multiphysics 幾何后，可以簡化幾何創(chuàng)建，提供方便使用的、具有多個(gè)參數(shù)的零件，用于定制零件的形狀或尺寸。
幾何零件示例：多體動(dòng)力學(xué)模塊零件庫中的斜齒輪零件。
被添加為幾何零件（直接在模型中創(chuàng)建或從零件庫中獲取）后，這些圖像將成為活動(dòng)幾何中的 零件 實(shí)例，看起來就像任何其他幾何特征一樣，成為仿真中定義完整幾何的幾何序列的一部分。在幾何實(shí)例的設(shè)置 窗口中，通過指定輸入?yún)?shù) 的值來定義零件實(shí)例的形狀、尺寸和位置，這些參數(shù)用于定義幾何零件以及實(shí)例零件的位置和方向(相對于全局坐標(biāo)系或用戶定義的工作平面)。
在模型開發(fā)器的全局定義 下創(chuàng)建幾何零件時(shí)，可以訪問用于定義模型組件幾何形狀的幾何序列中提供的同一個(gè) CAD 特征：所有幾何體素；帶有相關(guān)拉伸、旋轉(zhuǎn)和掃描的工作平面；以及其他幾何工具。對于更高級(jí)的零件，還可以通過添加If、Else If、Else 和 End If 節(jié)點(diǎn)來使用編程，例如，使用一些參數(shù)來控制零件的某些方面。此外，您還可以添加 參數(shù)檢查 節(jié)點(diǎn)來發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，例如用戶輸入的參數(shù)值超出了實(shí)際零件的范圍。還可以定義幾何零件的 1D、2D 和 3D 幾何結(jié)構(gòu)。
展開 21，在comsol中根據(jù)SEM圖繪制幾何模型
comsol稍微難點(diǎn)的幾何建模情況我遇到過三種
第一種是sem圖拍攝的納米島
第二種是多個(gè)重復(fù)的納米材料按TEM圖分布
第三種是超表面中超透鏡陣列建模
本文重點(diǎn)介紹第一種，值得注意的是第一種方法仿真實(shí)用性我覺得幾乎為0，只是單純的畫出來做個(gè)示意圖，但會(huì)用到一些comsol中比較有趣的功能。
首先，隨機(jī)抽選一篇幸運(yùn)文章（https://sci-hub.ru/10.1088/0957-4484/20/2/025703），取其圖5f中金納米島的部分sem圖如下，它下面是我對應(yīng)繪制的示意圖
第一步：添加插件
在開發(fā)工具，插件庫下找到圖像到曲線，然后添加到設(shè)置表單
然后瀏覽導(dǎo)入圖片并繪制
單擊圖像可以看到顏色變成彩色，同時(shí)出現(xiàn)了一個(gè)i2m_im的函數(shù)
第二步：運(yùn)用參數(shù)化曲面繪制粗糙曲面
參數(shù)化設(shè)置如下，由于只是繪制示意圖而非仿真要用的幾何模型，所以單位設(shè)為m，具體的xw，yw參考上一步圖片的像素值給了
如果對上面的z欄的表達(dá)式感到困惑，可以在下面找到答案。直接寫i2m_im(s1,s2)也OK，但會(huì)導(dǎo)致相鄰近的顆粒相互粘連的比較厲害，因?yàn)閷D片處理成i2m_im時(shí)會(huì)有一個(gè)插值過程。
展開 COMSOL多物理場耦合核心技術(shù)與應(yīng)用
中國管理科學(xué)研究院人才戰(zhàn)略研究所
COMSOL多物理場耦合核心技術(shù)與應(yīng)用”高級(jí)培訓(xùn)班
北京
培訓(xùn)大綱：
（一）多物理場耦合及COMSOL?Multiphysics軟件簡介
（二）COMSOL的基本特點(diǎn)、耦合機(jī)理
（三）COMSOL幾何建模與網(wǎng)格技術(shù)
（四）COMSOL后處理技術(shù)詳解
（五）COMSOL求解器技術(shù)詳解
（六）COMSOL流動(dòng)與傳熱應(yīng)用
（七）MEMS與AC/DC
（八）COMSOL典型算例分析與答疑
（6.1）單相層流分析；簡單的對流傳熱分析
（6.2）多相流動(dòng)分析；相場法和水平集法的應(yīng)用
（6.3）傳熱過程中輻射和相變的分析
（6.4）多相流傳熱分析
（7.1）微電阻梁的電熱－結(jié)構(gòu)耦合分析（上）
（7.2）微電阻梁的電熱－結(jié)構(gòu)耦合分析（下）
（7.3）微流固耦合分析案例講解
（7.4）微流控電滲混合器案例講解
（7.5）壓電器件的插齒表面波分析（2D模式和3D分析） (7.6）機(jī)械諧振分析
(7.7）介紹低頻電磁場控制方程和邊界條件?
展開 基于comsol的幾何方法，建立不干涉隨機(jī)分布幾何（附代碼） ￥760
image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學(xué)耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p><br></p><p><strong>點(diǎn)擊鏈接</strong><a href="https://www.yqgqt.org.cn/z/551473" rel="noopener noreferrer" target="_blank"><strong>https://www.yqgqt.org.cn/z/551473</strong></a><span style="color: rgb(0, 0, 0); background-color: rgb(255, 255, 255);">查看我的主頁，有詳細(xì)介紹</span></p><p><br></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0); background-color: rgb(255, 255, 255);">通過comsol內(nèi)部模型方法進(jìn)行隨機(jī)幾何分布， 參考官網(wǎng)的奶酪模型。</span></p><p><br></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0); background-color: rgb(255, 255, 255);">相對于官網(wǎng)，本模型改進(jìn)了代碼，生成不干涉的隨機(jī)分布幾何。
展開 
Comsol小技巧| 9-Comsol幾何中的組合體和裝配體
1 Comsol幾何中的組合體和裝配體
Comsol支持兩種幾何體，默認(rèn)的組合幾何體和裝配體，前者很方便地處理內(nèi)部邊界條件問題，后者很方便處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建模、網(wǎng)格、以及求解等問題。所謂的組合幾何體指重疊的幾何對象自動(dòng)分解為多個(gè)求解域，其內(nèi)部界面上，幾何結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格以及物理量等自動(dòng)相互“粘合”。裝配體則表示重疊的幾何對象之間沒有構(gòu)成關(guān)系，因此從本質(zhì)上而言，不存在內(nèi)部界面。
這兩種幾何體各有優(yōu)缺點(diǎn)，組合幾何體是Comsol的默認(rèn)設(shè)定，優(yōu)點(diǎn)在于：在材料非連續(xù)處，物理量自動(dòng)連續(xù); 在材料界面處，自動(dòng)得到高精度解; 在材料界面處，自動(dòng)確認(rèn)網(wǎng)格單元和節(jié)點(diǎn)其缺點(diǎn)在于：網(wǎng)格越細(xì)，內(nèi)存開銷越大; 對大的CAD模型網(wǎng)格剖分比較困難反過來，裝配體的優(yōu)點(diǎn)則在于：在材料界面處可有意定義物理量不連續(xù)，例如接觸阻抗; 對大的CAD模型網(wǎng)格剖分比較容易; 網(wǎng)格越粗，計(jì)算越快（但精度越低）;裝配體的缺點(diǎn)：需要更多的手工操作 ; 為了保證足夠的高精度，需要注意邊界上的網(wǎng)格密度。
通常，Comsol默認(rèn)使用組合幾何體，因?yàn)檫@種情況下內(nèi)部邊界可以采用默認(rèn)的連續(xù)邊界。有時(shí)候，幾何結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，采用組合幾何體時(shí)容易出現(xiàn)內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤，或幾何結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分有較大的差異（如薄殼與厚板等），或采用簡化的方法模擬膜、殼等結(jié)構(gòu)時(shí)需要設(shè)定該簡化邊界為阻抗型邊界條件，或不同的求解域需要剖分成不同的網(wǎng)格，或采用ALE框架模擬旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等的情況下，可采用裝配體。
歡迎關(guān)注 ~
編輯 | 電子F430
文案 | 小蘇
審核 | 趙佳樂
展開 中國有完全自主的三維幾何建模引擎和幾何約束求解器嗎？
官網(wǎng)：3D CAD實(shí)體設(shè)計(jì)中國自主的CAD/PLM/MES工業(yè)軟件
這幾年工業(yè)軟件的備受國家對重視和投資界的追捧，三維CAD的發(fā)展也涌現(xiàn)了OEM模式，尤其是OEM SolidEdge, 比如杭州新迪購買了SolidEdge源代碼，也不包含SolidEdge底層兩大核心組件的源代碼: 三維幾何建模引擎Parasolid和幾何約束求解器DCM 。
也就是說，通過引進(jìn)和收購，國內(nèi)有兩個(gè)擁有源代碼的三維幾何建模引擎：華天軟件的CRUX 和廣州中望的 overdrive.不過這兩個(gè)引擎都是源自國外的技術(shù)。
另外上面引進(jìn)和收購的產(chǎn)品使用的幾何約束求解器都是西門子的DCM，都沒有自己的幾何約束求解器。
那么中國究竟有沒有完全自主的三維幾何建模引擎和幾何約束求解器呢？
嚴(yán)格地說，完全自主的三維幾何建模引擎，目前有且僅有一個(gè)，那就是華天軟件的三維幾何建模引擎DGM(Diamond Geometry Modeler) 。國內(nèi)高校和研究單位研發(fā)了幾個(gè)自主建模引擎，比如清華大學(xué)的GEMS, 但是目前未進(jìn)入商用、且被三維CAD軟件采用、因此能夠被使用和驗(yàn)證的，只有華天軟件的 DGM。（注釋：中望悟空計(jì)劃執(zhí)行中，目前OGM離商用有點(diǎn)遠(yuǎn)！）
完全自主的幾何約束求解器，目前也是有且僅有一個(gè)，那就是華天軟件的幾何約束求解器 DCS (Diamond Constraint Solver) 。國內(nèi)華中科技大學(xué)研發(fā)了一個(gè)幾何約束求解器CBA，但是目前進(jìn)入商用、且被三維CAD軟件采用、因此能夠被使用和驗(yàn)證的，也是只有華天軟件的 DCS。
DGM和DCS由華天軟件首席科學(xué)家、“國家人才工程”入選者、CAD領(lǐng)域知名專家梅敬成博士帶領(lǐng)一只優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)、歷經(jīng)十多年研發(fā)而成。
展開 comsol with matlab 隨機(jī)幾何 ￥50
隨機(jī)圓
隨機(jī)橢圓：
comsol with matlab 隨機(jī)幾何模型 ￥150
[圖片]
Comsol幾何小技巧分享
1、靈活使用移動(dòng)命令，將幾何關(guān)鍵區(qū)域放置在坐標(biāo)原點(diǎn)。
2、通過復(fù)制命令，進(jìn)行非規(guī)則陣列。
3、指定幾何在特定截面上的投影。
制作好的截面移動(dòng)到合適位置做展示。
4、通過布爾命令提取流道，需要從微流體零件中，構(gòu)建需要分析的流道區(qū)域。
創(chuàng)建一個(gè)拉伸，將整個(gè)器件覆蓋住。
對拉伸部件和原有部件進(jìn)行求差布爾命令，提取出所需的流道。
5、通過視圖--相機(jī)--視圖比例設(shè)置，調(diào)整展示比例，便于設(shè)置。
薄型的幾何，在厚度上進(jìn)行觀察和設(shè)置比較困難，需要特別放大才能看到細(xì)節(jié)。
通過比例修改 ，放大厚度方向。 放大后可以很清晰看到細(xì)節(jié)，便于設(shè)置。
展開 COMSOL隨機(jī)幾何分布合輯
COMSOL隨機(jī)幾何分布合輯
1、comsol with matlab 隨機(jī)幾何
隨機(jī)圓
隨機(jī)橢圓：
2、COMSOL with Matlab連接 隨機(jī)裂縫生成
3、matlab隨機(jī)生成橢圓裂隙導(dǎo)入comsol
4、二維隨機(jī)裂隙-COMSOL
5、如何用MATLAB生成隨機(jī)裂隙
6、二維裂隙邊坡模型
7、基于comsol的隨機(jī)分布顆粒模型建立方法
我們經(jīng)常用均一的材料在宏觀模型中進(jìn)行分析各類物理場，為了進(jìn)一步能詳細(xì)研究材料自身的規(guī)律，往往需要進(jìn)行細(xì)觀、微觀方向的研究，各種材料在細(xì)觀微觀下呈現(xiàn)出來許多隨機(jī)分布的現(xiàn)象，我們在CAE分析初始，必須建立一個(gè)充分接近實(shí)際情況的幾何模型。
本文主要是介紹其中一類比較普遍的幾何模型，隨機(jī)分布的顆粒模型。經(jīng)常可以看到這些方面在應(yīng)用：
(1)、在絕緣材料中隨機(jī)分布導(dǎo)電顆粒，改善導(dǎo)電、介電性能；
(2)、金屬材料的細(xì)觀模型，描繪金屬顆粒之間的晶界，并進(jìn)行聲學(xué)散射研究。
(3)、復(fù)合材料中的纖維隨機(jī)分布，改善力學(xué)、熱學(xué)等性能
(4)、土壤中加入隨機(jī)分布顆粒，研究滲流、溶質(zhì)遷移等現(xiàn)象；混凝土的級(jí)配，采用隨機(jī)顆粒分布來仿真計(jì)算
本文基于comsol的模型方法，編寫了一個(gè)隨機(jī)方向、隨機(jī)大小、隨機(jī)位置橢球分布的代碼。
8、方法生成不干涉隨機(jī)幾何-圓球
9、三維混凝土隨機(jī)骨料投放算法
10、基于Matlab的二維與三維隨機(jī)裂隙生成
二維隨機(jī)裂隙生成
三維
11、基于蒙特卡羅法的二維隨機(jī)裂隙模擬Matlab
12、CAD多邊形隨機(jī)骨料繪制程序 V2.2
可用于生成多邊形隨機(jī)骨料的dwg文件，圖形可進(jìn)一步導(dǎo)入abaqus、comsol等有限元仿真模擬軟件。
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在 COMSOL 中使用拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果創(chuàng)建幾何
為了繼續(xù)對幾何執(zhí)行仿真，我們需要將 STL 文件導(dǎo)入到一個(gè)新的 COMSOL Multiphysics 模型中，之前的一篇文章介紹了這一過程。
基于拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果創(chuàng)建幾何的結(jié)語
若您希望將優(yōu)化結(jié)果與真實(shí)的 CAD 圖紙作比較，那么數(shù)據(jù)的導(dǎo)出格式應(yīng)該是您正在使用的 CAD 軟件支持的導(dǎo)入格式。DXF 格式（適用于二維）和 STL 格式（適用于三維）是普遍使用的格式，基本上可以導(dǎo)入到任何軟件平臺(tái)中。
在本篇文章中，我們討論了將拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果導(dǎo)出為 DXF 和 STL 格式所涉及的步驟。這一操作有助于用戶更有效地分析 COMSOL Multiphysics 和 CAD 軟件中的模型幾何。
來源：COMSOL
作者： Hanna Goth?ll
展開 Abaqus的Python批量隨機(jī)幾何建模入門
在科研和工程實(shí)際問題中，經(jīng)常會(huì)涉及到隨機(jī)幾何元素，例如：混凝土骨料、隨機(jī)纖維復(fù)合材料、多孔介質(zhì)材料的傳熱和滲流問題、生物材料的細(xì)觀特征等等。這些材料中包含大量隨機(jī)尺寸、隨機(jī)位置分布的幾何特征，在有限元建模中可以使用自編二次開發(fā)程序的方法來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的幾何模型構(gòu)造。
Abaqus支持使用Python語言進(jìn)行二次開發(fā)建模，用戶可以利用Python代碼達(dá)成特殊的建模要求。在批量隨機(jī)幾何建模問題中，有兩個(gè)關(guān)鍵詞：一是批量、二是隨機(jī)。
1、批量建模
批量建模主要用到的技巧是循環(huán)。在此我們介紹兩種常用的Python語言循環(huán)控制代碼格式。
首先是while循環(huán)，也就是“當(dāng)循環(huán)”。我們直接看一個(gè)例子：
i=1
while i < 6:
print i
i=i+1
我們觀察以上代碼，它的意思是：當(dāng)i小于6的時(shí)候，執(zhí)行print i的命令，直到while后面的條件不成立（即i大于等于6）為止。在循環(huán)前，我們給i幅值為1，每一次循環(huán)又讓i在原來基礎(chǔ)上加一，這樣就實(shí)現(xiàn)了循環(huán)打印五個(gè)數(shù)字的效果。這里的i一般用于循環(huán)計(jì)數(shù)，自加的操作可以讓它記錄循環(huán)次數(shù)。
注意：while下面的執(zhí)行語句要空四個(gè)格！
第二種方式是for循環(huán)，也就是“歷遍循環(huán)”。還是直接看例子：
a=[1,2,3,4,5]
for i in a:
print i
這段代碼首先定義了一個(gè)列表a，它包含五個(gè)元素，分別是1、2、3、4、5這五個(gè)整型變量。for i in a:的意思是讓虛擬元素i在a中逐個(gè)變化，也就是第一次循環(huán)時(shí)，i=1，第二次循環(huán)時(shí)，i=2，依次把五個(gè)元素歷遍后循環(huán)終止。
展開 在 COMSOL 中創(chuàng)建高還原度的齒輪幾何模型
舉例來說，外齒輪的必要幾何檢查包括：
齒頂檢查：ad <= (dp-db)/2
齒根檢查：(2*dd/dp) <= 0.9
孔徑檢查：dh < (dp-2*dd)
接下來，讓我們了解一些基于內(nèi)置零件創(chuàng)建的齒輪幾何結(jié)構(gòu)的示例。
應(yīng)用案例：差動(dòng)輪系
第一個(gè)示例是汽車中的差速輪系機(jī)構(gòu)，輪系的左軸和右軸具有不同的旋轉(zhuǎn)速度。差速輪系在工作狀態(tài)下會(huì)用到五對錐齒輪（總共六對）。
差動(dòng)齒系機(jī)構(gòu)的幾何模型。
應(yīng)用案例：三級(jí)風(fēng)機(jī)齒輪箱
下面將介紹的示例是三級(jí)風(fēng)機(jī)齒輪箱。第一級(jí)是行星齒輪系，它包含三個(gè)行星齒輪、一個(gè)太陽齒輪和一個(gè)環(huán)形齒輪。第二級(jí)和第三級(jí)是相互平行的齒輪系，每個(gè)齒輪系都由一對齒輪組成。該齒輪箱在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)使用到八對（總共九對）斜齒輪。此類齒輪箱的典型齒輪比從 50 至 100 不等。
風(fēng)機(jī)齒輪箱的幾何模型及其頂視圖與前視圖。
結(jié)束語
齒輪是一類可以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)械元件，在汽車和風(fēng)力渦輪機(jī)等各式各樣的機(jī)械中均具有廣泛的應(yīng)用。借助 COMSOL Multiphysics 的新功能，我們可以高效地建立齒輪幾何模型。利用這些強(qiáng)大、高度參數(shù)化的內(nèi)置零件，可以自由地更改齒輪的形狀，從而設(shè)計(jì)出適合特定應(yīng)用的齒輪幾何模型。
來源：COMSOL
展開 UD單胞細(xì)觀建模插件（纖維隨機(jī)分布+周期性邊界—幾何上） ￥50
插件介紹：
這是一個(gè)具有周期性的ud單胞細(xì)觀建模插件，可以指定單胞的尺寸大小、纖維半徑，以及樹脂含量。纖維采用隨機(jī)分布，纖維與樹脂分為兩個(gè)部件。
操作說明：
首先打開abaqus CAE，在Plug-ins目錄下找到UD單胞細(xì)觀建模插件，如圖所示：
編輯
跳轉(zhuǎn)
點(diǎn)擊它，打開插件界面，如圖所示：
這里首先要完成模型的設(shè)定。自上而下分別為目標(biāo)模型，樹脂部件名稱，纖維部件名稱，以及如圖所標(biāo)的參數(shù)，并需要指定纖維半徑與樹脂含量，拖動(dòng)滑塊，設(shè)定纖維投放失敗最大嘗試次數(shù)。
數(shù)值盡量采用小數(shù)，例如5.0，RC的值為0~1之間。
此插件所生成的是可變形的實(shí)體模型，設(shè)定好之后就可以點(diǎn)擊ok或apply進(jìn)行生成。
插件說明
此插件所生成的是實(shí)體模型。
使用做了視頻，可以在視頻中查看效果。視頻鏈接：
UD單胞細(xì)觀建模插件使用視頻教程_培訓(xùn)課程_abaqus建立rve ABAQUS仿真rve-技術(shù)鄰
為了安裝方便，這里新增了安裝包，雙擊運(yùn)行，路徑采用默認(rèn)就行。并為防止特殊情況，這里也提供了壓縮包，可以通過傳統(tǒng)安裝方式進(jìn)行解壓安裝。新版界面如下：
注意，路徑盡量默認(rèn)，也可以自定義安裝，如果自定義安裝請安裝到與傳統(tǒng)安裝一致的地方。
今后插件的發(fā)行格式均采用壓縮包與安裝包并行的形式。
承諾：
1.凡是購買插件的用戶，使用過程中若是遇到Bug，本人將承諾對發(fā)現(xiàn)的bug進(jìn)行修復(fù)。
2.使用時(shí)有什么問題，也可以進(jìn)行咨詢，私信或評論區(qū)發(fā)言都行，看到有時(shí)間會(huì)進(jìn)行回復(fù)。
3.還沒想好，以后再說。
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