COMSOL接觸仿真的案例
在 COMSOL 中模擬接觸問題
借助接觸建模功能，可以快速獲取精確的仿真結果，進而可幫助我們為一系列工業領域開發出更加高效、可靠的制造工藝流程。
本文來自：COMSOL博客
如何在 COMSOL 中模擬接觸疲勞
在 COMSOL Multiphysics? 中對接觸疲勞進行建模
我們可以用兩種方法在 COMSOL Multiphysics 中建立接觸疲勞模型。一種方法是在兩個物體的界面上創建一個接觸對。必須對兩個物體都進行建模，并且必須沿著兩個接觸界面應用精細的網格。這種類型的接觸模擬往往計算量很大。
模擬接觸疲勞的另一種方法是使用與赫茲有關的經典解，用于兩個具有彎曲表面的彈性體之間的接觸，這在接觸力學的研究中有所描述。接觸中的一個物體被接觸壓力的分析解所取代，該壓力在另一個物體的表面上被指定。我們可以通過以下方式來實現。
在參數節點中指定接觸特性，如最大壓力和接觸軸，作為參數。
在變量節點中，將表面上某一特定位置的接觸壓力表示為變量
將接觸壓力指定為另一物體表面的邊界載荷
這樣做以后，我們就不需要對其中一個物體進行建模，這就減小了模型的大小。由于對所產生的應力狀態的準確解析需要一個精細的網格，任何減小模型大小的技術在接觸疲勞建模中都很重要。
為接觸物體的接觸壓力指定一個分析解的設置。
第二種技術是 COMSOL 疲勞模塊的案例庫中的兩個教程模型中所采用的：長期接觸疲勞和線性導軌中的滾動接觸疲勞。在第一個例子中，一個球形壓頭在被測材料上被反復壓緊和釋放。在第二個例子中，一個球形滾動元件沿著一個滾道槽移動。
兩個模型中的特征幾何長度都是幾毫米，這相當于球形物體的接觸半徑。接觸區的特征長度約為該測量值的十分之一。在長期接觸疲勞的例子中，壓頭的半徑為 7 mm ，接觸半徑為 260 μm。對于滾動接觸疲勞示例，滾動元件的半徑是 2 mm，兩個接觸橢圓軸分別是 161 μm 和 36 μm 。
展開 使用 COMSOL 分析涉及粘滑摩擦的瞬態接觸問題
解決瞬態接觸問題中的粘滑摩擦轉換
在許多接觸問題中，我們必須解決粘滑摩擦轉換現象。如本例所示，COMSOL 軟件為我們提供了專用于處理此類分析的功能，全新的能量值變量可用于驗證解的準確性。基于這些研究結果，工程師可以設計出更加安全、節能的系統。
來源：COMSOL
設計仿真 | Adams接觸定義指南（三）：接觸參數調試案例
具體的仿真結果如下。
圖4 接觸剛度力與阻尼力的占比關系以及滲透深度的曲線
調節好阻尼值后，從上圖的曲線結果可知，接觸力剛度力(9.27E6 N)與阻尼力(1.04E6 N)的比值為8.94:1，調試結果相對比較理想。
05
步驟4 調節最大滲透深度
根據步驟3中計算的垂向接觸力，根據滲透深度計算的公式，再次計算接觸過程中的滲透深度。具體公式如下：
仿真的最大滲透深度為0.0033，相比于計算值相差不大，所以最大滲透深度不再需要調節。
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 關于硅的雙溫模型comsol與matlab解以及飛秒激光燒蝕的comsol仿真。 ￥1
包含comsol的雙溫模型模擬，多脈沖雙溫模型模擬
matlab的雙溫模型（解偏微分方程方法），多脈沖雙溫模型（有限元法）
電子密度和反射率也可
晶格溫度；電子溫度，電子密度，反射率
加Q2835122836
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屏幕截圖 2021-05-11 101739.png
仿真筆記——Comsol 多物理場仿真軟件操作技巧
文章來源：CAE仿真學社
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。
展開 設計仿真 | Adams接觸定義指南（五）：柔性體接觸及技巧
■接觸剛度
■ 接觸力指數
■ 最大滲透深度
■ 最大接觸阻尼Cmax
05 接觸求解設計技巧
01
為了避免模型文件過大，可在輸出柔性體的過程中，只保留柔性體接觸區域的網格，非接觸區域定于為PLOTELs單元，或者應用Adams/Flex工具對柔性體文件進行優化（參考“應用AdamsFlex處理模態中性文件-上篇”）
02
嘗試應用誤差為0.01的SI2積分器或者默認誤差值1E-5或者更小的誤差的HHT積分器；
03
初始仿真，可將輸出步長定義為0.001，如果運行很好，可進一步增加步長;
04
可嘗試將校正器corrector從origin調節為modified類型;
05
由于低階次的積分器相比于高階次積分器更為穩定，可以將積分器中的最大階次Kmax設置為2;
06
防止積分器應用更大的積分步長，將HMax設置為較小的數值，避免因為積分步長過大而出現報錯問題；
07
設置插值方式Interpolate=On，這種設置不會強制積分器步長與輸出步長一致；
08
為避免生成過多無用的接觸類數據，減少結果文件的輸出，可將Save Files調節為No。
圖1 求解器的設置
展開 移動的激光熱源加熱及熱形變仿真（COMSOL) ￥25
<p><strong> 激光加熱及激光焊接非常常見，，如何仿真激光焊接過程的熔深及路徑上的熱應變呢？本貼以激光加熱為例，模擬高斯分布熱源勻速經過兩塊金屬體接縫處的場景。本例還適用于激光加熱，粒子轟擊加熱等以移動的高斯熱源加熱的場景。</strong></p><p> 本例使用激光功率500W，熱源移動速度10mm/s，焊接使用兩塊不銹鋼板。</p><p> 仿真主要流程就是：</p><p>1：定義激光熱源；</p><p>2：定義激光熱源行走路徑；</p><p>3：導入幾何</p><p>4：添加材料；</p><p>5：物理場設置，包含固體傳熱和固體力學；</p><p>6：網格劃分；</p><p>7：研究設置</p><p>8：后處理。結果可看熔深大小，焊接熱變形，激光行走過程等溫面分布等。
展開 專為高校教學提供專業仿真工具——COMSOL多物理場仿真軟件
新版發布
COMSOL于2022年11月1日發布了全新的 COMSOL Multiphysics® 6.1 版本。新版本中，優化、湍流及力學接觸等新算法的加入，進一步加強了軟件仿真分析的底層能力。
流體和力學仿真
COMSOL® 6.1 版本為流體流動和力學仿真相關產品帶來重要的性能提升。CFD 模塊現在可以通過分離渦（DES）湍流模型對湍流進行高保真模擬。這種方法的計算精度與大渦模擬（LES）相似，但是大幅減少了計算量。結構力學模塊和 MEMS 模塊中新增了一種更快捷的接觸分析方法，支持對固體、殼和膜進行表面自接觸分析。新版本中可以對薄結構指定材料參數，使得對含有墊圈、粘合層和鍍層結構的力學分析更加便捷。
在 COMSOL® 6.1 版本中使用新方法進行接觸分析。
仿真結果顯示了兩個金屬管的應力和變形。
音頻產品中的換能器設計
COMSOL® 6.1 版本增加了熱黏性聲學的仿真功能，進一步擴展了對消費類電子產品中揚聲器和麥克風的分析能力。"在行業領先的音頻技術開發企業中，我們擁有一個不斷增長的龐大用戶群體。他們使用 COMSOL 軟件分析包括智能手機揚聲器、入耳式耳機和助聽器在內的各種音頻產品。針對微型換能器和微型聲學系統中的電振聲學問題，6.1 版本完善了相關功能，進一步提升了仿真能力。" COMSOL 聲學技術經理 Mads Herring Jensen 介紹說。
智能手機中微型揚聲器的聲輻射強度仿真結果圖。
該仿真使用了COMSOL® 6.1版本的熱黏性聲學新功能。
汽車電氣化的仿真分析工具
COMSOL 持續致力于為從事汽車電氣化的工程師提供功能強大的仿真工具。
展開 
comsol激光熔覆仿真模型 ￥50
<p>comsol雙橢球熱源激光熔覆仿真模型。激光熔覆粉末沉積過程中，快速熔化凝固和不同比例粉末的導致了熔池中復雜的流動現象。以及熱行為對凝固組織和性能有顯著影響。通過三維數值模型來模擬在316L上激光熔覆過程中的傳熱、流體流動、凝固過程。僅提供模型，按需購買！</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202404/attachment/751a0fac3c63410c8278ee7ccdbd44a0.gif" style="text-align: center">
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展開 非線性仿真之如何解決接觸仿真收斂問題
圖 4 最終的變形形狀
檢查了接觸穿透情況，以確認降低后的接觸剛度沒有導致過度穿透。問題解決了！
事后看來，第一次嘗試時可以通過以下方法實現收斂：
a. 檢查間隙。
b. 緩慢施加載荷。
c. 降低接觸剛度以考慮彈簧的高幾何柔性。
其他改善收斂行為的方法：
實際的現實世界中涉及多個部件接觸的模型并不總是像我們的例子那樣簡單，可能需要其他方法來實現收斂。以下是一些額外的建議：
1）繪制剩余力：牛頓-拉夫森剩余力的高值通常表明導致不收斂的特定接觸對。
2）在接觸區域細化網格：這將使接觸壓力分布在更多的單元上，并增加接觸點的數量。相對較少的接觸點可能會導致非常高的接觸應力，從而導致單元過度變形和收斂困難。對于非線性材料，這尤其成問題。
3）使用基于曲面投影的接觸（又名——在 ANSYS 中檢測方法=來自接觸的節點投影法向）：這種方法通常會改善接觸壓力和牽引力的分布，特別是當配合接觸表面上的網格有很大差異時。它還往往在底層單元中提供更準確的應力解。
4）添加接觸穩定阻尼：這是在物體之間存在初始間隙的情況下，可用于消除剛體運動的另一種方法。這為手動將物體移動到接觸狀態、添加偏移量或使用“調整至接觸”選項提供了一種替代方法。雖然這些方法有效，但它們會通過有效地偏移接觸檢測點的位置來改變感知到的幾何形狀。另一方面，接觸穩定阻尼會抑制部件之間的相對運動，允許部件相對移動并消除間隙。
如果您仿真分析中碰到了接觸仿真計算不收斂問題，可以聯系討論。
展開 COMSOL水力壓裂數值仿真 ￥800
</p><p>本篇文檔基于COMSOL軟件仿真了高壓水流壓裂巖石的過程，效果展示如下：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202108/63a278580517481a962c84f31da3a5a9.gif" alt="Untitled.gif"></p><p>如想詳細了解仿真過程，可下載模型源文件進行查看，歡迎加Q：172497934進行交流！</p><p><br></p>
展開 COMSOL固化仿真
現在正在仿真膠體在金屬殼體中的固化過程，而我在建立膠體與金屬殼體接觸面的粘附、以及固化后可能脫粘的模型時，在網上看到有人說Cohesive Zone Model（內聚區模型）能夠準確描述，但是我怎么找都沒找到，請問各位大佬這個模型存在嗎？在哪個位置，如何找出來？如果沒有這個模型，還有什么方法可以模擬膠體與金屬殼體接觸面的粘附、以及固化后可能脫粘情況？
