COMSOL對稱邊界的案例
【案例】對稱邊界照鏡子
在FEA分析中，我們會遇到一些模型具有對稱性，在分析時具有對稱變形，能利用對稱性來進行簡化。當然這里的前提是模型不僅要對稱，還要求載荷，約束等邊界條件也要對稱。如下如所示結構。
首先我們知道在笛卡爾坐標系下，一個節點最多有6個自由度，分別是沿著X,Y,Z軸3個平動與3個旋轉自由度。當我們約束一個面固定時，實際上就約束了面內每個節點的6個自由度。
那么怎樣約束實際的對稱模型呢？為了更好的理解對稱怎樣約束，我們來看看下面的說明，以某個模型YZ平面對稱為例（注意坐標系）：
把對稱面考慮成假想的鏡面，構件對著對稱面（YZ平面）照鏡子
首先假想構件向X方向移動。那樣邊界部分從假想鏡面出來，這是將不關于YZ平面對稱。所以需要約束X方向的位移。
其次向Y方向運動試試，很明顯此時沒有問題，不論沿著Y方向如何移動都是關于YZ平面對稱，所以Y方向不需要約束。
同樣的依次將其沿Z軸運動，X軸旋轉，Y軸旋轉，Z軸旋轉，如下所示
由上面幾幅圖可以看出，沿Z軸方向運動時和Y軸類似，也是可以的；繞X軸旋轉也沒問題；繞Y軸旋轉時，鏡面（即YZ平面）兩次一高一低，將不關于鏡面對稱，所以繞Y軸旋轉是不允許的；繞Z軸旋轉很明顯也不可以。
綜上，我們以照鏡子方式說明了一個模型關于鏡面YZ平面對稱時，需要有哪些約束條件，可以看出需要約束Z軸的平移自由度、Y軸Z軸的旋轉自由度，而其他三個自由度不需要約束。通過鏡面對稱可以非常直觀的理解這種對稱問題。
來源：有限元在線的博客，版權歸作者所有。
展開 對稱邊界條件原理解釋！
對稱邊界條件原理解釋！
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ANSYS Workbench Mechanical 設置對稱邊界及結果擴展顯示
對于三維實體，往往會遇到取對稱單元開展計算的情況。我們需要對實體設置邊界，此外在做結果顯示的時候也希望能對結果進行顯示，能完整顯示實體的結果云圖，而非對稱單元的結果云圖。以下操作基于Workbench進行。
首先對Workbench進行設置。Workbench暫時默認無法對模型進行擴展顯示，如果需要擴展顯示整體模型，還需進行手動設置。打開Workbench，在主界面中依次選擇工具(Tool)->選項(Option)->外觀(Appearance)，勾選試用版選項(Beta Options)的復選框，如圖 1所示。
圖 1 在Workbench中打開對稱擴展顯示設置操作
1 鏡像對稱設置及結果擴展顯示
對于鏡像對稱實體，現有案例如圖 2所示。該模型由兩個同軸同高的半圓筒組成。
圖 2 鏡像對稱實體案例
首先設置對稱邊界。從Workbench進入mechanical界面。項目樹中默認不顯示對稱邊界選項，需要手動添加。點擊項目樹中的“模型”起始級，再點擊功能區中的“模型->對稱”，添加對稱邊界選項。界面操作如圖 3所示。
圖 3 Workbench Mechanical添加對稱邊界選項
添加對稱類型。本案例是鏡像對稱實體，需要添加對稱區域（鏡像對稱）。點擊項目樹中的“對稱”，在功能區中點擊“對稱區域”添加。界面操作如圖 4所示。
圖 4 Workbench Mechanical添加對稱區域操作
添加對稱邊界。點擊項目樹中的“模型->對稱->對稱區域”，在詳細信息框中進行詳細設置。選擇對稱面，選擇一個或多個在同一對稱面上的平面特征即可。
展開 添加循環對稱（含周期邊界）和彈簧的視頻
附件是關于添加循環對稱條件和彈簧單元的例子，歡迎下載
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AutoCAD圖形到COMSOL軸對稱模型的詳細解析 ￥5
AutoCAD圖形到COMSOL軸對稱模型的詳細解析
COMSOL有限元軟件對軸對稱模型和平面流體域分析時均可以導入AutoCAD的dxf文件，但不管是官方教程還是其他教程對此都是簡單提一句，對其中的選項設置和意義都是靠讀者自己去摸索。本文來詳細講解其中的導入選項和意義，可按此流程形成慣用操作，以提高分析效率。
COMSOL在導入dxf文件時的圖層選項如圖1所示。在導入設置選項中層選擇位置下拉選項有全部或選定（層）的選項，當采用選定選項時，可以對來自AutoCAD的圖層進行選擇。對于某些時候出于建模需要，我們只需導入部分圖形，這時該采用選定圖層的選項。
圖1
出于上述選項考慮的原因，在AutoCAD中為每個零件建立單獨圖層是必要的。需要特別注意的是：不要在AutoCAD使用中文圖層命名，否則在COMSOL中會出現導入錯誤。
如圖2，一般未裝任何插件的AutoCAD圖層管理器位于左上角工具欄。如果建立好圖層，我們只需在圖形區域點擊要賦予圖層的線（或線組），然后點擊如圖2紅框右邊的下拉列表選擇圖層，按ESC鍵退出完成。
圖2
新建圖層操作如下：
點擊如圖2所示紅框位置后出現圖3的圖層特性管理器。
圖3
在圖3中的圖層特性管理器中點擊新建圖層按鈕（或快捷鍵ALT+N）可以新建圖層，默認圖層名字是按“圖層1”、“圖層2”這樣的順序自動命名。修改圖層名字需鼠標點到圖層名稱位置，稍作停留再點擊一次鼠標即可輸入新的圖層名字。
以導入軸對稱模型實例。本例模型采用了筆者在本站的其他文章的模型。
圖4，是某螺栓連接方案，為了簡化為軸對稱模型，有限元模型中的螺紋槽采用環形槽近似。
展開 COMSOL二維軸對稱圓柱傳熱 ￥100
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基于comsol的非對稱超表面液滴撞擊反彈偏移分析 ￥3800
</p><p><br></p><p> 本文研究了液滴與壁面垂直碰撞的問題 ，壁面是非對稱微結構，，重點關注液滴在壁面上的反彈后偏移現象，采用comsol軟件Level Set方法進行液滴的相界面追蹤。</p><p><br></p><p><br></p><p>液滴的高度變化</p><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/images/202205/aZD62MF1udXf29kC9o98Tt.png"></p><p>液滴的偏移變化</p><p><img src="https://img.jishulink.com/images/202205/gtSMg56DJ5ee7kmLDaKZiL.png"></p><p><br></p><p><br></p><p><strong>模型文件在文中開頭，需要的可以下載，加密文件如需密碼可以私信我。謝謝。</strong></p><p><br></p>
展開 COMSOL黏彈性動力邊界及地震動輸入
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。
本貼采用的驗證算例引用于文獻《黏彈性人工邊界在ABAQUS中的實現及地震動輸入方法的比較研究》-巖土力學與工程學報-馬笙杰等。
下面是建模介紹和模擬結果與文獻結果的對比驗證。
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置和地震動輸入的準確性。在二維無限彈性空間中截取長50m，高50m的有限元區域作為計算區域，設置模型的頂部中點和底部中點作為監測點，如圖1所示，模型材料參數如下：密度為2000kg/m^3,彈性模量：2e8[Pa],泊松比0.25，剪切波速為200m/s，采用四邊形網格單元，網格尺寸為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。持續時間為0.2s，計算時長為1s，計算時間步為0.001s，瞬態隱式求解，時間進步方法為向后差分。
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
計算結果如圖4、5所示，入射波在經過0.25s之后到達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（圖中藍色部分為數值震蕩），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 彈丸侵徹碳化硅陶瓷/纖維復合材料靶板，對稱模型、復合材料鋪層、材料方向、粘結接觸、無反射邊界設置 ￥9.9
COMSOL邊界元表面電場強度如何提取？
1m間距的導體，一邊接地，一邊單位電壓1v，邊界元分析兩個導體表面場強。
現在得到的結果邊界與域中的值不一致，空氣域中1和理論解一致，導體表面只有0.5？
如何讓導體表面與空氣域中的結果一致呢？
comsol中壓電陶瓷仿真學習-邊界設置篇
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comsol中壓電陶瓷仿真學習-邊界設置篇
本文主要對壓電仿真分享一下自己的理解。以如下官網案例為例，主要對其中的壓電部分進行講解，由于聲學部分對工作內容并沒有指導意義，因此跳過。
官網案例鏈接（預應力螺栓 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（solid）和靜電(es)。固體力學中主要涉及力學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，這里需要將彈簧類型改為總彈簧常數，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。
在螺栓預緊力這個選項上，分預緊力和預緊應力，一般是不同的螺栓對應不同的力，這個在網上也能搜索到，這里使用M4的螺栓，預緊力取3100N。
展開 COMSOL光器件仿真，掌握這些控制方程和邊界條件就夠了
COMSOL中的邊界模式分析功能可以分析出光波導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
光子晶體是周期性排列的不同折射率介質組成的規則光學結構。某個頻率范圍的光波不能在該結構中傳播，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進行仿真。
三維光子晶體的 Bloch-Floquet 本征模式
四、光器件案例實戰
了解了光器件的發展歷史后，當然要在COMSOL軟件中實戰了。我們以常見的介質波導為例，來看看如何在COMSOL中完成仿真。假設波導的厚度是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）。
對于這類介質波導，可以使用“數值端口”邊界條件來施加激勵，該邊界條件設置為“開”的時候是激勵源，設置為“關”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，包括芯層和包層的折射率、波導的幾何尺寸、入射波長、頻率、波數等。
3、將幾何長度單位設置為mm，并創建兩個“矩形”，分別代表芯層和包層。
4、設置第一個“端口”邊界條件，端口類型選擇“數值”，輸入功率保留默認的1[W]
5、設置第二個“端口”邊界條件，端口類型選擇“數值”，此端口的波激勵保留默認的“關”。
如軟件界面所示，以上兩個數值端口邊界都需要“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-多孔介質稀物質運移模塊 ￥1
Comsol-測試案例3-彌散-定濃度邊界-線性吸附-衰變-多孔介質稀物質運移模塊
comsol中施加周期性邊界條件計算任意橫截面介質的導波頻散曲線 ￥1
<p>計算結果</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202010/9150fe93517a46adb4170dd665759fc5.png" alt="mmexport146300ec987f46a175e2841788c25b20.png"></p><p>紅色為本方法結果，黑色為半解析有限元法結果。</p><p>本方法建模速度快，計算精確，能實現任意橫截面介質的頻散曲線計算。</p><p>個人wx29996883 注明來意</p><p><br></p><p><br></p>
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