COMSOL壓電仿真的案例
comsol中壓電陶瓷仿真學習-材料篇
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comsol中壓電陶瓷仿真學習-材料篇
因工作內容改變，最近開始自學comsol，希望能從軟件小白的角度分享一些學習經驗。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
首先對本案例模型進行簡單介紹：Tonpilz 型換能器用于相對低頻的大功率聲發射。這是聲吶應用中常用的換能器配置。換能器由前輻射頭、后蓋板及堆疊在兩者之間的壓電陶瓷環構成，壓電陶瓷環通過中心螺栓連接。該示例介紹如何包含螺栓預張力的影響。
展開 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 基于COMSOL軟件的壓電耦合數值仿真 ￥500
<p>本案例建立了一帶有壓電材料的復合模型結構，如圖1所示。基于COMSOL軟件仿真了結構受到加速度振動下結構的應變響應以及PVDF材料的壓電輸出響應，仿真結果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202202/630fb8601f8c4dae9c968680267750ad.png" alt="11.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型（圖中藍色為PVDF壓電材料）</strong></p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/202202/03e4264b9e914540bf34e902257508b2.gif" title="Untitled51.gif" alt="Untitled51.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202202/03e4264b9e914540bf34e902257508b2_cdn.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202202/03e4264b9e914540bf34e902257508b2_cdn.gif?
展開 COMSOL壓電懸臂梁仿真，在求解穩態時出現了錯誤是什么情況
COMSOL壓電懸臂梁仿真，在求解穩態時出現了錯誤是什么情況
在 COMSOL 中正確模擬壓電材料
COMSOL Multiphysics 中提供的壓電材料。石英的材料屬性有 1949 IRE 標準和 1978 IEEE 標準格式，它們分別對應左旋和右旋極化方向兩種情況。
使用基矢坐標系
另一種實現方式是指定一組矢量，用于將晶體坐標系和材料坐標系進行關聯。在 COMSOL 軟件中，這一選項被稱為“基矢坐標系”，它可以幫助您建立正交或甚至是非正交坐標系。舉例來說，壓電剪切驅動梁教學模型介紹了如何通過指定適當的基矢來對表示材料繞 Y 軸旋轉 90o 的極化方向進行模擬。
這一特征還具有更高級的用法，利用它可以創建徑向極化的（在柱坐標中）壓電圓盤或者徑向極化的（在球坐標中）中空壓電殼。
圓盤表示 PZT-5H 徑向極化方向，其中藍色箭頭表示 3rd 主方向（極化方向）。默認坐標系顯示在左下角，用來建立柱坐標系的基矢顯示在右側。
COMSOL 仿真軟件還提供了其他用于建立用戶定義坐標系的選項。例如，可創建一個曲線坐標系以定義在空間中自由彎曲的各向異性材料。
本文來自：COMSOL博客
展開 基于comsol的壓電纖維分析
基于comsol的壓電纖維分析
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comsol: 梁上壓電片輸出電壓 ￥50
1. 梁彎曲40度時應力
2. 梁彎曲40度時電勢
壓電換能器數值仿真 ￥1500
fromModule=lemma_inlink" rel="noopener noreferrer" target="_blank">單晶材料</a>的壓電效應和某些<a href="https://baike.baidu.com/item/%E5%A4%9A%E6%99%B6%E6%9D%90%E6%96%99/9051887?fromModule=lemma_inlink" rel="noopener noreferrer" target="_blank">多晶材料</a>的電致伸縮效應來將電能與聲能進行相互轉換的器件。因其電聲效率高、<a href="https://baike.baidu.com/item/%E5%8A%9F%E7%8E%87/808705?fromModule=lemma_inlink" rel="noopener noreferrer" target="_blank">功率</a>容量大以及結構和形狀可以根據不同的應用分別進行設計，在功率超聲領域應用廣泛。</p><p> 本案例建立了一簡化的三層壓電能換能器結構模型，模型由上至下分別為鈷酸鋰、銅箔、鈷酸鋰，此外，考慮了完美匹配層或虛構域等減少聲波反彈，基于COMSOL軟件建立了二維模型，采用彈性波和壓力聲學物理場模塊，計算了多層介質下的聲壓分布圖，如圖1所示，底部設置接收裝置，接收完整的波形信號，如圖2所示。
展開 薄膜體聲波諧振器(FBAR)壓電耦合仿真 ￥1000
<p>本案例建立了一薄膜體聲波諧振器(FBAR)模型，一個硅襯底上挖一個空腔，然后在其上增加隔離層、下電極壓電層和上電極層，結構如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/c13a34fa2c6945ebbbe32c149f037a96.png" alt="Untitled1.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>幾何模型</strong></p><p>仿真得到結構隨頻率響應的電勢和振幅分布，如下圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/231c13a322424161b8a1b82b2531f400.png" alt="Untitled21.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>頻率為 3GHz</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/03fad0bb7730490c907b7b846d5682e0.png" alt="Untitled22.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>頻率為3.2 GHz</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/bff03f49559f43818102007de80fedc6.png" alt="Untitled23.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>頻率為3.4 GHz</strong></p><p><img src="https
展開 ansys壓電-流體耦合仿真實例-微泵
參考例子為ansys幫助中的例子----Example Simulation of a Piezoelectric Actuated Micro-Pump，但是這個例子中在最后的求解中介紹不詳細，這里進行補充，供大家參考與討論，下面依次會提出這里例子的詳細過程：這里先給出兩個基本模型，壓電模型與流體模型，其中，壓電模型包括了壓電分析的大部分步驟，只是最后不需要有求解就可以了，流體模型主要包括網格模型，具體的求解設置等需要在CFX中完成
壓電模型
piezo.rar
流體模型
CFX_fluid.rar
說明：
1，讀者需要具有一定的編寫命令流的能力，以上兩個文件都是用經典ansys的命令流編寫的模型
2，讀者需要具有一定的ansys命令行啟動能力，這個主要是用于去接最后生成的流體以及網格模型
3，讀者具有一定的CFX操作能力，特別是關于網格變形的分析能力
1.rar
首先使用ANSYS Mechanical APDL Product Launcher 14.0運行上面的兩個inp文件，采用batch方式運行，分別生成pfsi-solid.cdb文件和 fluid.cdb 如附件
展開 聚合物壓阻微梁的壓電耦合效應數值仿真 ￥1500
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/1273dcb4e1cc4796914d6647fe96623c.png" alt="Untitled1.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型</strong></p><p>數值仿真得到微梁的位移和應力分布，如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/dd1910798cb648e5b40187e222ead8a4.png" alt="Untitled2.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖2 微梁應力分布云圖</strong></p><p>壓敏電阻器的電勢分布云圖，如圖3所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/29e548c4d1144f10b2b1cbe106b395b0.png" alt="Untitled3.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖3 壓敏電阻器電勢分布</strong></p><p>感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流合作</p>
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097-壓電型先導閥數學模型及PWM控制仿真研究
097-壓電型先導閥數學模型及PWM控制仿真研究.part1.rar
097-壓電型先導閥數學模型及PWM控制仿真研究.part2.rar
097-壓電型先導閥數學模型及PWM控制仿真研究.part3.rar
基于ANSYS二次開發的壓電疊堆仿真軟件 （原創，如轉載，請注明出處）
技術難點：ANSYS二次開發，力電多場耦合
完成人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
研究對象：Cymbal壓電振子疊堆
原理：利用壓電材料的正壓電效應將機械能轉化為電能
適用范圍：壓電傳感器，振動能量收集等。
優點：操作傻瓜，高度集成，可視化優。
可代做的業務范圍：
壓電分析
ANSYS二次開發，打造高度定制化的專業有限元軟件
耦合場分析
歡迎購買軟件使用權
模擬過程：
1、將結構進行參數化
2、利用APDL、TCL/TK語言開發出內核和界面語言。
3、結果的可視化。
圖1：Cymbal壓電疊堆軟件首界面
圖2：Cymbal壓電疊堆軟件功能界面
圖3：Cymbal壓電疊堆軟件參數化界面
圖4：Cymbal壓電疊堆軟件后處理界面
圖5：Cymbal壓電疊堆軟件變形結果
圖6：Cymbal壓電疊堆軟件電壓結果
圖7：Cymbal壓電疊堆軟件瞬態電壓結果
展開 COMSOL 中空間與時間積分的方法介紹附COMSOL Multiphysics工程實踐與理論仿真
積分是數學模型中最重要的功能之一，特別是對數值仿真而言。例如，偏微分方程組 (PDEs) 就是由積分平衡方程派生而來。當需要對偏微分方程進行數值求解時，積分也將發揮非常重要的作用。本文介紹了 COMSOL 軟件中可用的積分方法以及如何使用。
積分的重要性
COMSOL 使用了有限元方法，它將控制 PDE 轉化為積分方程，換言之，就是弱形式。如果仔細觀察一下 COMSOL 軟件，您可能會發現許多邊界條件都是由積分公式表示，例如總熱通量或懸浮電位。積分在后處理中也非常重要，因為 COMSOL 提供了許多基于積分的派生值，比如電能、流速或總熱通量。當然，用戶還可以根據自己的方法來使用積分，本文我們將具體介紹如何實現。
利用派生值求積分
積分的一般形式如下：
其中， 是時間間隔、 是一個空間域，而 則是因變量 的任意一個表達式。表達式可以包括相對空間與時間的派生值，或任何其他派生值。
通過功能區（在非 Windows? 操作系統中則為‘模型開發器’）‘結果’部分的“派生值”，可以最便捷地訪問積分選項。
如何將體、面或線積分增加作為派生值。
您可以通過選定對應的數據集來引用任何可用的解。表達式框為被積函數，并支持因變量或派生變量。在瞬態仿真中，會計算每一個時間步長的空間積分。或者，設定窗口提供了‘數據系列操作’，可在此為時域選擇積分選項。這將得到空間和時間的積分。
面積分設定示例，并通過‘數據系列操作’增加了額外的時間積分。
平均是另一個與積分相關的派生值。它等于積分結果除以所考察域的體積、面積或長度。平均中的‘數據系列操作’還可以將結果除以時間范圍。派生值非常有用，但由于它們僅能用于后處理，所以無法處理所有的積分類型；因此 COMSOL還提供了更加強大和靈活的積分工具。我們將通過下方的模型示例演示這些方法。
展開 Comsol多體動力學剛柔耦合仿真方法 ￥20
前言：Comsol是優秀的多物理場仿真軟件，用來模擬單個物理場、以及耦合多個物理場。用戶可以在Comsol中任意組合使用物理場模塊，無論模擬哪個工程領域的問題或是哪種特定的物理現象，都可以在同一個軟件界面中，使用相似的操作流程進行分析。Comsol主要有結構力學、聲學、化工、流體、傳熱、電磁模塊等，本次仿真主要采用其中的多體動力學模塊進行剛柔耦合分析。多體動力學模塊是進行多物理場耦合的一個關鍵基礎模塊，用戶可以在此基礎上耦合例如聲學、疲勞、傳熱等模塊。
第一部分：Comsol多體動力學剛柔耦合仿真介紹
在通常情況下，多體動力學仿真中的大部分部件都是剛性的，由此只需要關注剛體的動力學特征，然而，在某些特殊情況下，我們需要觀察其中某個部件的變形、應力、應變情況，所以我們需要選擇性的將剛體和柔性體指派到不同的部件。關于多體動力學的剛柔耦合分析，很多有限元軟件都可以實現，如Hyperworks、Adams、ANSYS等，但是這些有限元軟件在進行模型建模時，有些缺少必要的運動副，有些需要借助別的軟件才可以進行柔性體轉化，使用不夠便利。而Comsol解決了上述軟件的矛盾，可以在自己的界面中獨立完成剛柔耦合分析，對于不重點關注的剛體部分，可以將網格粗糙化，對于重點關注的柔性體部分，可以將網格適當加密。
Comsol基礎的運動副（關節）包括：
棱柱關節、鉸鏈關節、圓柱關節、螺紋關節、平面關節、球關節、槽關節、約化槽關節、萬向接頭、距離關節等。
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