COMSOL邊界模式
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-12
COMSOL邊界模式的視頻教程
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邊界模式的實例教程
邊界模式分析中，需要設置模式分析頻率為f0，并輸入模式搜索基準值為芯層的折射率n_core。頻域中，需要輸入頻率f0。
到此為止，模型的設置都完成了，點擊計算按鈕進行計算。默認的電場分布圖如下。
可以發現，入射光沿著高折射率的芯層傳輸，在包層與芯層的界面上，有部分光漏出，但很快衰減為零。
電場的偏振方向為垂直仿真平面的z方向，觀察電場的z分量。
圖中紅色為波峰，藍色為波谷，在結果圖中可以非常直觀地看到光波是如何傳播的。
五、COMSOL光器件仿真
光器件的發展日新月異，所涉及到的理論也越來越多，但萬變不離其宗，只要掌握了每個光器件的控制方程和邊界條件，就可以在COMSOL中進行仿真。無論是使用傳統的麥克斯韋方程組，還是自定義的偏微分方程，都可以在COMSOL界面中實現，不需要任何編程。
展開 進行模式分析時如何設置模型
幾何和材料設置
在建立模式分析模型時，首先應該構建波導結構的橫截面。我們可以直接制作二維模型，也可以使用橫截面操作 縮小三維模型。
然后，可以指定材料屬性并將它們分配給相應的幾何部分。對于射頻模型，通常需要電導率、相對介電常數和相對磁導率。對于波動光學模型，通常需要折射率。COMSOL? 可以自動將材料數據從一種表示形式轉換為另一種表示形式。
使用非零電導率、復值相對介電常數和復折射率將會在模型中引入阻尼，這可以在后處理中觀察到。
物理場設置
我們的目標是找到一個在面外方向傳播的波。為此，可以使用二維中的電磁波，頻域 物理場接口，打開物理場接口的設置 窗口，并確保在組件 部分選擇了三分量矢量 選項。
模式分析是一個特征值研究，因此不需要使用任何源條件。但是，我們仍然應該定義適當的邊界條件，因為它們會對振型以及振型阻尼和泄漏產生影響。請注意，外部邊界可以是金屬的或開放的。如果使用金屬邊界，我們可以使用默認的理想電導體 或阻抗邊界條件。為了描述開放邊界，我們可以使用散射邊界條件 或完美匹配層。
散射邊界條件 和完美匹配層 的默認設置適用于電磁波沿法線方向朝邊界移動的情況。這種默認設置對于模式分析來說不是最優的，因為感興趣的波矢量由與邊界相切的傳播常數和剩余的法向分量組成。對于散射邊界條件， 我們應該手動調整完美匹配層 特征中有效波長的設置，或者啟用設置 窗口的模式分析 部分中的從材料波數中減去傳播常數 復選框。您可以在微結構光纖中的漏模教程模型的 PDF 文檔中的中找到有關如何執行此操作的詳細說明。
圖2. COMSOL ? 中同軸電纜的模式分析。使用 阻抗邊界條件可以計算傳播和衰減常數。
使用阻抗邊界條件、散射邊界條件 或完美匹配層 特征將在模型中引入阻尼。
展開 模擬過程
首先建立隨機裂紋分布模型，裂紋數目均為100條，采用四種不同走向的裂紋分布模式：
這里建模用到了CAD隨機纖維2D插件，分別生成45°相交裂紋、隨機走向裂紋、豎向走向裂紋、水平走向裂紋。同時為了方便網格劃分及計算，通過插件限定裂紋之間保持一定的間距。
模型建立完成后進行網格劃分、設置材料屬性、建立分析。這里為了方便計算，進行固體力學穩態分析，設置試件下邊界為固定約束，在上邊界添加相同大小的均布拉力。
進行模型分析，查看應力結果：
建模插件：
CAD隨機纖維2D
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 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？
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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
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？
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comsol中壓電陶瓷仿真學習
案例說明
在現實中的絕大多數材料并非均質，材料內部難免會存在一定數量的缺陷，如微觀孔隙、裂紋等，同時由于生成工藝的不同這些微損傷可能存在各向異性，本案例提供在微觀裂紋數目及長度一致的情況下，初始裂紋分布對材料力學性能的基礎分析。
模擬過程
首先建立隨機裂紋分布模型，裂紋數目均為100條，采用四種不同走向的裂紋分布模式：
這里建模用到了CAD隨機纖維2D插件，分別生成45°相交裂紋、隨機走向裂紋
模式分析是射頻和波動光學計算中的一個重要工具，因為它可以研究復雜波導結構的模式特性。在這篇文章中，我將對模式分析進行介紹，并總結在 COMSOL Multiphysics? 軟件中進行這類研究所需的物理場接口、研究步驟和后處理設置。我還將演示幾個純模式分析的例子。最后，我將解釋如何利用這些結果進一步計算復雜的射頻和光波導系統。
什么是模式分析？
在分析任意一個三維波導結構時，了解在給定的頻率下允許傳播哪些類型的電磁波非常重要
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。
<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
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
