COMSOL優化模塊的案例
借助 COMSOL “優化模塊”獲取工程設計的最優形狀
如果是這樣，那么你一定會樂意學習一種非常有用的稱為“形狀優化”的技術，擁有了這項技術，你的 COMSOL Multiphysics 建模技能就又提高了一步。今天我們將探討形狀優化的概念，并借助一個典型案例來演示其用法。
形狀優化的背景
工程師、研究人員和科研人員們一直在努力改進設計。優化是指這樣一種理念，即改變零件尺寸和材料屬性等模型輸入數據，實現某些指標的提升，同時還滿足一組約束條件。COMSOL Multiphysics 中的優化模塊是處理此類問題的得力工具。
尺寸優化是其中一種比較常見的優化技巧。這個方法要求直接更改 CAD 尺寸，實現質量最小化，可參考我們的支架的優化教程。在這個支架示例中，我們利用所謂的無梯度技術調整尺寸，同時還考慮了以下約束：尺寸間關系、峰值應力以及最低固有特征頻率。這些技術會根據不同的目標函數和約束類型采用不同的處理方法，因此相當靈活。不過，這些技術有一個缺點：必須不斷地對零件重新剖分網格，從而使設計變量從數值上逼近目標函數和約束的靈敏度。
如我們在以前的一篇文章中討論的，在使用變形幾何接口時，如果幾何發生變化，那么也可以通過分析計算設計靈敏度。進一步來講，基于梯度的求解器無需重新剖分網格，即利用靈敏度優化零件的尺寸，這是我們在設計電容器一文中重點討論的內容。回顧以上兩篇文章有助于理解我們今天要使用的功能。
形狀優化是對以前討論的相關概念的一個延伸，其中不僅考慮了簡單的尺寸更改，還涉及到形狀的總體改變。結構的形狀受控于一組設計參數，這些參數使用了一組能描述任意形狀的基函數。在下文中，我們將結合具體案例進行探討。
形狀優化問題：梁的厚度
調整懸臂梁的厚度是一個典型的形狀優化問題，我們以此入手來進行探討：調整懸臂厚度并使其質量最小化，同時滿足自由端上撓度峰值的約束。
展開 ANSYS結構優化模塊的形貌優化 ￥50
ANSYS Workbench 形貌優化主要是針對薄殼結構的強度，改變其表面形貌，如凸起，加強等。
原模型
整體變形為0.87mm。
質量約束為100%
形貌優化后，同質量下，整體變形為0.12mm，結構剛度明顯提升。
ANSYS結構優化模塊的形貌優化功能實例
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背景
ANSYS 2022R1的結構優化模塊提供如下優化功能。
1）拓撲優化-基于密度；
2）拓撲優化-基于水平集；
3）柵格法；
4）形狀優化；
5）拓撲優化-混合密度法(公測版)
ANSYS 2023R1的結構優化模塊提供如下優化功能。
基于Abaqus優化模塊的汽車擺臂的拓撲優化 ￥8
拓撲優化設計案例
3.1 拓撲優化設計過程
先試算Abaqus 初始結構模型，以確認邊界條件、結果是否合適，然后結合下圖的Abaqus/CAE 優化模塊，設置優化設計：
1) 創建優化任務。
2) 創建設計響應。
3) 應用設計響應創建目標函數。
4) 應用設計響應創建約束（可選） 。
5) 創建幾何限制（可選） 。
6) 創建停止條件。
7) 以上設置完成，進入Job 模塊創建優化進程，并提交分析。
3.2 汽車擺臂的拓撲優化
本例以下圖的汽車擺臂作拓撲優化對象，在滿足性能的前提下，最輕化結構。
3.2.1有限元模型
1) 材料：此汽車擺臂的有限元模型材料為鋼材，小應變；
2) 分析步：設置了3個線性靜態分析步；
3) 耦合約束：分別Coupling 相應節點到參考點上(A 、B、C、D)；
4) 邊界條件：約束B點的Y、Z自由度，C點的X、Y、Z自由度，D點的Z自由度；
5) 集中力加載：在1、2、3 分析步，分別對A點加載X、Y、Z方向的1000N集中力。
提交有限元模型進行求解，得到的結果如下圖，可大概了解結構的加載變形情況。查看應力云圖可知近藍色區域應力值幾乎為0，即其對結構強度并無貢獻，也正是拓撲優化需要刪除的區域。
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Isight多學科參數優化軟件模塊構成 附isight參數優化理論和實例詳解下載
運行門戶（Runtime Gateway）
監控和后處理界面，可以繪制多種曲線、曲面、散點圖、柱狀圖、表格等，結果運行完成后生成Summary報告給出優化運行時間、最優結果及設計變量、約束等用戶關心的問題。提供設計空間可視化（VDD）、工程數據挖掘（EDM）等后處理功能。
組件庫（Library/Add-OnComponent）
包含通用和專用的CAD/CAE及自編軟件接口。
優化算法庫（Optimization）
數值優化、全局優化、多目標優化、專家智能優化算法，是工程師開展設計優化工作的利器。
試驗設計算法庫（DOE, Design OfExperiments）
通過系統而有效的方法分析設計空間、篩選關鍵設計參數（減少問題規模）、評估設計變量影響以及辨別關鍵設計變量的交互影響關系。
近似模型算法庫（Approximation）
對于計算代價高昂的CAE分析，Isight用多種近似原理構造替代模型，減少優化中調用大規模CAE分析計算的次數，提高優化效率。近似模型還用于剔除輸入參數平緩變化而輸出參數卻劇烈振蕩的仿真噪音。
質量設計優化（Quality Desgin）
運用隨機仿真和優化理論（包括：蒙特卡洛仿真、Taguchi田口穩健性設計和基于6Sigma可靠性分析和穩健性設計DFSS，Design For Six Sigma），構成一個完整的、公式化的對可靠性和穩健性進行評價和改進的品質設計哲學框架。
下載地址：isight參數優化理論和實例詳解
展開 comsol等離子體模塊
等離子體模塊模擬出來 電子密度沒有流柱 是啥原因啊
ABAQUS案例-ABAQUS中的形狀優化模塊及渦輪軸的形狀優化分析 ￥3
本案例（附件中的inp文件）講述了ABAQUS中的形狀優化模塊，以渦輪軸的優化分析為例演示了ABAQUS中優化分析技巧及需要注意的問題。
COMSOL Multiphysics的巖土力學模塊(Geomechanics Module)
1 引言
在過去的一個筆記中，曾經提及過Comsol Multiphysics多物理場數值模擬軟件(最新發布的工業軟件(采礦,結構和數值模擬)，但這個軟件在巖土工程中很少用到。根據調查，GeotechSet數據集內僅包括了不到10篇相關文獻。本筆記簡述了Comsol的巖土力學模塊。
2 Comsol巖土力學模塊
Comsol的巖土力學模塊(Geomechanics Module)是結構力學模塊的附加模塊，如下圖所示。在軟件安裝時可以選擇該模塊，其中提供的工具將結構力學模塊擴展到巖土工程的定量研究，可以進行巖石力學和土力學的單一物理場和多物理場模擬，如隧道，開挖，邊坡穩定性及擋土結構，可以使用許多非線性巖土力學材料模型來研究土和巖石的變形，塑性，蠕變和破壞，以及它們與樁，支撐結構和其它人工結構的相互作用。這個模塊包含了廣泛的材料模型：
(1) 土力學模型：Drucker-Prager；Mohr-Coulomb; Modified Cam-Clay model; Hardening Soil model. 為了與FLAC的本構模型比較，可參考下述鏈接：
IMASS---FLAC3D和3DEC新的本構模型(2)
FLAC2D---過去，現在和將來
FLAC3D 7.0 新特性簡介(P3)---新的本構模型
(2) 用戶自定義的塑性、流動規則和硬化模型。
展開 comsol固體力學模塊怎么提取彎矩
comsol在 結構力學的“梁”接口里可以畫彎矩圖，而固體力學模塊沒有，請問有什么方法可以求出彎矩嗎，比如用固體力學模塊建的鋼筋混凝土結構？ 想要提取抗滑樁周圍的彎矩圖，有償求助
基于comsol的帶狀溫差發電模塊
基于comsol的帶狀溫差發電模塊
基于COMSOL的固體力學或壓力聲學模塊仿真聲子晶體
在COMSOL中，可以用固體力學或壓力聲學模塊仿真聲子晶體。
首先以一維聲子晶體為例：
如上圖，模型左右兩部分是不同的材料，并且在左右方向具有周期排列特征。
在物理場中設置周期性邊界條件：
在周期邊界上設置一致的網格點，以提高數值穩定性：
仿真得到的一維聲子晶體能帶圖：
對于實際的準周期性模型，可以計算透射譜，以驗證聲子晶體能帶中存在的禁帶現象：
上圖可以明顯看到頻率對透射率的影響。特定的頻率下，聲波很難從一端傳播到另一端，就是對應的能帶圖中所謂的禁帶。
對于二維、三維模型，需要根據對稱性，建立合適的周期性模型及添加合適的周期性邊界條件。一些二維、三維結構的布里淵區：
二維聲子晶體能帶：
三維FCC聲子晶體能帶，以及這里選取的周期性結構：
得到的聲子能帶圖：
也可以按實際路徑長度，設定高對稱點分割，以便后續添加高對稱點標記：
最后,有相關需求,歡迎通過公眾號聯系我們.
公眾號:320科技工作室.
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COMSOL模型庫MEMS模塊兩相流流固耦合漢化中文文檔
兩相流—結構相互作用
簡介
下述例子展示了應用COMSOL Multiphysics模擬包含二相流體的流固耦合作用的技術。 該實例結合微系統模塊的移動網格（ALE）、兩相流、相場應用模式闡述了重流體誘使障礙物的運動。
模型包括一個小的容器，在容器中間有一個障礙物。初始時刻重流體（水）在左側區域，其余部分為空氣。返回通道可以使空氣從右側區域返回左側。模型類似于經典的水壩開口，不同之處在于中間的障礙物擾亂了流體向右側的流動。同時障礙會會因為流體的慣性力而彎曲。
動網格技術用于處理變形的幾何結構和邊界。在障礙物表面，應用運動潤濕壁面的邊界條件，該邊界條件允許設置壁的速度和流體潤濕角。COMSOL Multiphysics基于結構移動的邊界和網格光順技術計算流道區域網格新的坐標。! H- l) e% i, V
結構力學部分不需要ALE方法，因此COMSOL Multiphysics按照常規方法求解。然而，該部分求解出的應變是ALE計算變形后坐標的基礎。
memsmicrofluidicsmodels.20.14_LNN20081217.rar
展開 COMSOL模型庫MEMS模塊兩相流流固耦合漢化中文文檔
簡介
下述例子展示了應用COMSOL Multiphysics模擬包含二相流體的流固耦合作用的技術。 該實例結合微系統模塊的移動網格（ALE）、兩相流、相場應用模式闡述了重流體誘使障礙物的運動。
模型包括一個小的容器，在容器中間有一個障礙物。初始時刻重流體（水）在左側區域，其余部分為空氣。返回通道可以使空氣從右側區域返回左側。模型類似于經典的水壩開口，不同之處在于中間的障礙物擾亂了流體向右側的流動。同時障礙會會因為流體的慣性力而彎曲。
動網格技術用于處理變形的幾何結構和邊界。在障礙物表面，應用運動潤濕壁面的邊界條件，該邊界條件允許設置壁的速度和流體潤濕角。COMSOL Multiphysics基于結構移動的邊界和網格光順技術計算流道區域網格新的坐標。
結構力學部分不需要ALE方法，因此COMSOL Multiphysics按照常規方法求解。然而，該部分求解出的應變是ALE計算變形后坐標的基礎。
memsmicrofluidicsmodels.20.14_LNN20081217.rar
展開 COMSOL模型庫MEMS模塊兩相流流固耦合漢化中文文檔
兩相流—結構相互作用
簡介
下述例子展示了應用COMSOL Multiphysics模擬包含二相流體的流固耦合作用的技術。 該實例結合微系統模塊的移動網格（ALE）、兩相流、相場應用模式闡述了重流體誘使障礙物的運動。
模型包括一個小的容器，在容器中間有一個障礙物。初始時刻重流體（水）在左側區域，其余部分為空氣。返回通道可以使空氣從右側區域返回左側。模型類似于經典的水壩開口，不同之處在于中間的障礙物擾亂了流體向右側的流動。同時障礙會會因為流體的慣性力而彎曲。
動網格技術用于處理變形的幾何結構和邊界。在障礙物表面，應用運動潤濕壁面的邊界條件，該邊界條件允許設置壁的速度和流體潤濕角。COMSOL Multiphysics基于結構移動的邊界和網格光順技術計算流道區域網格新的坐標。
結構力學部分不需要ALE方法，因此COMSOL Multiphysics按照常規方法求解。然而，該部分求解出的應變是ALE計算變形后坐標的基礎。
memsmicrofluidicsmodels_20_14_1.png
memsmicrofluidicsmodels.20.14_LNN20081217.rar
展開 Adams優化模塊應用基礎
優化流程:
第一步:在已有分析模型基礎上定義設計變量、優化目標;
第二步:切換 insight界面,選擇已有的設計變量、優化目標;
Factors:設計變量
注:tie綁定左右對稱的硬點坐標
Responses:優化目標
第三步:設置優化策略;
第四步:計算;
第五步:切換界面后點擊fit,查看并分析優化結果, Summary- Goodness-of-fit;
R2表示擬合的好壞,指的是回歸模型的平方和與原始數據的平方和之比,介于0~1之間,R2越大越好。但過高的R2也可能存在問題。
R2ad可以作為R2的補充,通常略小于R2,當遠小于時,說明有多余項,此時可以進行移除操作。
Residuals:表示原始響應與估算響應的差值,需檢查(上述二者檢查后之后)。
p表示擬合中是否有有用項,p越小,說明有用項越多,p=0.02,表示至少有一項與響應相關,p=03,表示表達式中的項與響應無關。
R/V表示模型的計算值和原始數據點之間的關系,越高越好,大于10表明模型的預測結果很好,低于4,表明模型的預測結果完全不可信。
residual表示初始響應值與估計響應值之間的差值,每一次試驗都會產生一個差值。但如果某次
差值過大,則可以是一個溢出值( outlier)。
Term significances值很小的項表示很好,即對響應有較大影響。
第六步: Export_HTML
Effect設計變量坐標值變化引起目標函數的變化,表示目標函數函數值變化后數值與原值的
比例,通過 Effect%可以得到對目標函數值影響最大的設計變量,其中正值表示設計變量與
目標函數的變化趨勢相同,反之亦然。
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