COMSOL開放邊界
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-04-12
COMSOL開放邊界的視頻教程
2，comsol散射邊界上-正(斜)入射線偏(圓偏)平面(高斯)光
本課程手把手教學(xué)使用comsol的散射邊界條件入射初級的普通的光源，從三個方面組合這些光源： 1，正入射（也叫垂直入射），斜入射 2，線偏振（含TE波，TM波），圓偏振 3，平面光，高斯光 下面是結(jié)果展示 本課程四個小時，購買本課程還贈送課程里做的15個comsol模型，即上面的展示圖片都在這15個模型里面。15個模型文件如下
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COMSOL開放邊界的實例教程
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(jīng)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(xiàn)的粘彈性邊界的施加以及地震動輸入的介紹。
本貼采用的驗證算例引用于文獻(xiàn)《黏彈性人工邊界在ABAQUS中的實現(xiàn)及地震動輸入方法的比較研究》-巖土力學(xué)與工程學(xué)報-馬笙杰等。
下面是建模介紹和模擬結(jié)果與文獻(xiàn)結(jié)果的對比驗證。
二、模型建立
通過場外垂直入射sv波算例來驗證黏彈性邊界設(shè)置和地震動輸入的準(zhǔn)確性。在二維無限彈性空間中截取長50m，高50m的有限元區(qū)域作為計算區(qū)域，設(shè)置模型的頂部中點和底部中點作為監(jiān)測點，如圖1所示，模型材料參數(shù)如下：密度為2000kg/m^3,彈性模量：2e8[Pa],泊松比0.25，剪切波速為200m/s，采用四邊形網(wǎng)格單元，網(wǎng)格尺寸為0.5m×0.5m，在模型底部垂直輸入sv波，波形和速度圖像如圖2、3所示。持續(xù)時間為0.2s，計算時長為1s，計算時間步為0.001s，瞬態(tài)隱式求解，時間進(jìn)步方法為向后差分。
圖1 二維土體計算模型
圖2 入射波位移時程曲線圖
圖3 入射波速度時程曲線圖
計算結(jié)果如圖4、5所示，入射波在經(jīng)過0.25s之后到達(dá)自由表面與反射波疊加，變成入射波位移的2倍，0.4s之后自由地表停止振動（圖中藍(lán)色部分為數(shù)值震蕩），說明入射波在底部黏彈性邊界處被吸收，沒有二次反射。
展開 1m間距的導(dǎo)體，一邊接地，一邊單位電壓1v，邊界元分析兩個導(dǎo)體表面場強。
現(xiàn)在得到的結(jié)果邊界與域中的值不一致，空氣域中1和理論解一致，導(dǎo)體表面只有0.5？
如何讓導(dǎo)體表面與空氣域中的結(jié)果一致呢？
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comsol中壓電陶瓷仿真學(xué)習(xí)-邊界設(shè)置篇
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
在壓電仿真中一般都會包括固體力學(xué)（solid）和靜電(es)。固體力學(xué)中主要涉及力學(xué)上的約束模型和接觸，選擇所有固體作為計算域。這里的彈簧基礎(chǔ)我的理解是有一定柔性的約束，還有一種是固定約束。如果是靠塑膠殼（或者相對較軟的材料）限位這里我建議用彈簧基礎(chǔ)，這里需要將彈簧類型改為總彈簧常數(shù)，Ktot=10000N/m；如果是跟鋼板焊接或者用螺釘擰緊那就采用固定約束。
在螺栓預(yù)緊力這個選項上，分預(yù)緊力和預(yù)緊應(yīng)力，一般是不同的螺栓對應(yīng)不同的力，這個在網(wǎng)上也能搜索到，這里使用M4的螺栓，預(yù)緊力取3100N。
展開 COMSOL中的邊界模式分析功能可以分析出光波導(dǎo)入射邊界上的模場分布，為模型添加正確的激勵波源。
三維脊型光波導(dǎo)
光子晶體是周期性排列的不同折射率介質(zhì)組成的規(guī)則光學(xué)結(jié)構(gòu)。某個頻率范圍的光波不能在該結(jié)構(gòu)中傳播，也就是說，光子晶體存在帶隙，可以控制光子的運動。一維、二維、三維光子晶體都可以利用COMSOL進(jìn)行仿真。
三維光子晶體的 Bloch-Floquet 本征模式
四、光器件案例實戰(zhàn)
了解了光器件的發(fā)展歷史后，當(dāng)然要在COMSOL軟件中實戰(zhàn)了。我們以常見的介質(zhì)波導(dǎo)為例，來看看如何在COMSOL中完成仿真。假設(shè)波導(dǎo)的厚度是1mm，芯層折射率為1.5，包層折射率為1。入射光波的波長1550nm，光的偏振方向與仿真平面垂直（TE波）。
對于這類介質(zhì)波導(dǎo)，可以使用“數(shù)值端口”邊界條件來施加激勵，該邊界條件設(shè)置為“開”的時候是激勵源，設(shè)置為“關(guān)”的時候可以模擬電磁波無反射地離開（開邊界）。
1、首先，選擇二維幾何，并使用“電磁波，頻域”接口來仿真，研究類型選擇“頻域”。
2、輸入仿真所需的參數(shù)，包括芯層和包層的折射率、波導(dǎo)的幾何尺寸、入射波長、頻率、波數(shù)等。
3、將幾何長度單位設(shè)置為mm，并創(chuàng)建兩個“矩形”，分別代表芯層和包層。
4、設(shè)置第一個“端口”邊界條件，端口類型選擇“數(shù)值”，輸入功率保留默認(rèn)的1[W]
5、設(shè)置第二個“端口”邊界條件，端口類型選擇“數(shù)值”，此端口的波激勵保留默認(rèn)的“關(guān)”。
如軟件界面所示，以上兩個數(shù)值端口邊界都需要“邊界模式分析”研究步驟。
展開 Comsol-測試案例3-彌散-定濃度邊界-線性吸附-衰變-多孔介質(zhì)稀物質(zhì)運移模塊
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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(jīng)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(xiàn)的粘彈性邊界的施加以及地震動輸入的介紹。
本貼采用的驗證算例引用于文獻(xiàn)《黏彈性人工邊界在
1m間距的導(dǎo)體，一邊接地，一邊單位電壓1v，邊界元分析兩個導(dǎo)體表面場強。
現(xiàn)在得到的結(jié)果邊界與域中的值不一致，空氣域中1和理論解一致，導(dǎo)體表面只有0.5？
如何讓導(dǎo)體表面與空氣域中的結(jié)果一致呢？
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comsol中壓電陶瓷仿真學(xué)習(xí)
導(dǎo)讀：
COMSOL Multiphysics 是一款多物理場仿真軟件，用于分析電磁、流體、傳熱、結(jié)構(gòu)力學(xué)、聲學(xué)、化工等各個領(lǐng)域的實際問題。軟件平臺中的波動光學(xué)模塊專注于分析微米和納米光器件，例如：光纖、光柵、光波導(dǎo)、光子晶體、集成光路、激光器、石墨烯、表面等離激元器件等。光器件的分析過程可以包括光與其他物理場的耦合，包括：半導(dǎo)體物理、結(jié)構(gòu)變形、傳熱、電光、磁光、聲光、幾何光學(xué)和波動光學(xué)的耦合等
<p>計算結(jié)果</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202010/9150fe93517a46adb4170dd665759fc5.png" alt="mmexport146300ec987f46a175e2841788c25b20.png"></p><p>紅色為本方法結(jié)果，黑色為半解析有限元法結(jié)果。</p><p>本方法建模速度快，計算精確
Comsol-測試案例3-彌散-定濃度邊界-線性吸附-衰變-多孔介質(zhì)稀物質(zhì)運移模塊
