COMSOL振動(dòng)模擬
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-04-12
COMSOL振動(dòng)模擬的視頻教程
COMSOL振動(dòng)模擬的實(shí)例教程
在 COMSOL 中模擬變速箱的振動(dòng)和噪聲
將齒輪的撞擊或嘯叫噪聲降低到可接受的水平是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，特別是如今的變速箱結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，多對(duì)齒同時(shí)嚙合屢見不鮮。通過準(zhǔn)確地模擬這些復(fù)雜特性，我們可以設(shè)計(jì)一款消減噪聲的變速箱。使用 COMSOL Multiphysics 時(shí)，設(shè)計(jì)人員能夠精準(zhǔn)地識(shí)別問題，并在符合一系列設(shè)計(jì)約束條件的前提下，提出切合實(shí)際的解決方案。有了這樣一款工具，我們就能優(yōu)化現(xiàn)有的設(shè)計(jì)以減少噪聲問題，并在生產(chǎn)階段之前，在早期設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)獲得對(duì)新設(shè)計(jì)的深入洞察。
COMSOL Desktop? 中的變速箱模型。
下面，我們思考一下手動(dòng)檔車輛內(nèi)的 5 檔同步嚙合變速箱，借此研究齒輪嘯叫噪聲對(duì)周圍區(qū)域的振動(dòng)和輻射影響。變速箱在汽車中的作用是將動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞給車輪。
手動(dòng)檔車輛的 5 檔同步嚙合變速箱的幾何結(jié)構(gòu)。
為了完整地對(duì)變速箱中的振動(dòng)和噪聲現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬，我們執(zhí)行了以下兩項(xiàng)分析：
多體分析
聲學(xué)分析
在多體分析中，我們?cè)跁r(shí)域內(nèi)指定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出扭矩，計(jì)算了齒輪和殼體振動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性。在聲學(xué)分析中，我們使用殼體的法向加速度作為噪聲源，借此計(jì)算變速箱周圍環(huán)境在一定頻率范圍內(nèi)的聲壓級(jí)。
分析變速箱中的振動(dòng)
首先，我們研究一下同步嚙合變速箱中的齒輪布置。在裝置中，斜齒輪的作用是將動(dòng)力從傳動(dòng)軸的輸入端傳遞到副軸，再從副軸傳遞到傳動(dòng)軸的輸出端。
5 檔同步嚙合變速箱中的齒輪布置，其中不包括用于連接齒輪與主軸的同步器齒環(huán)。
模型所使用的齒輪具有以下屬性：
副軸上的全部齒輪都是固定在副軸上的，而驅(qū)動(dòng)軸上的齒輪可以自由旋轉(zhuǎn)。每一次傳動(dòng)軸上僅有一個(gè)齒輪固定在軸上。
展開 3.2動(dòng)力設(shè)計(jì)分析方法（DDAM）
4、時(shí)域分析法
5、沖擊響應(yīng)譜轉(zhuǎn)時(shí)域載荷的方法
6、我國軍標(biāo)與德國軍標(biāo)中沖擊載荷的取用規(guī)則
工程實(shí)例-1：船用配電箱的沖擊響應(yīng)譜分析
工程實(shí)例-2：船用配電箱的DDAM分析
工程實(shí)例-3：沖擊載荷作用下船用配電箱的時(shí)程響應(yīng)計(jì)算
結(jié)構(gòu)振動(dòng)高級(jí)分析技術(shù)
1、非一致（多點(diǎn)）激勵(lì)問題的模擬計(jì)算
2、基于加速度法的結(jié)構(gòu)振動(dòng)計(jì)算
3、基于位移法的結(jié)構(gòu)振動(dòng)計(jì)算
4、基于大質(zhì)量法的結(jié)構(gòu)振動(dòng)計(jì)算
5、基于大剛度法的結(jié)構(gòu)振動(dòng)計(jì)算
工程實(shí)例-1：質(zhì)量點(diǎn)-彈簧振動(dòng)系統(tǒng)的加速度法模擬
工程實(shí)例-2：質(zhì)量點(diǎn)-彈簧振動(dòng)系統(tǒng)的位移法模擬
工程實(shí)例-3：質(zhì)量點(diǎn)-彈簧振動(dòng)系統(tǒng)的大質(zhì)量法模擬
工程實(shí)例-4：質(zhì)量點(diǎn)-彈簧振動(dòng)系統(tǒng)的大剛度法模擬
工程實(shí)例-5：基于加速度法的高層建筑地震響應(yīng)模擬
工程實(shí)例-6：基于大質(zhì)量法的大跨剛構(gòu)橋地震非一致激勵(lì)動(dòng)力分析
工程實(shí)例-7：基于位移法的大跨度橋梁的地震非一致激勵(lì)動(dòng)力分析
結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)模擬技術(shù)
1、概述
2、振動(dòng)臺(tái)與結(jié)構(gòu)模型的連接
3、oct/min和dB/oct的含義及其在ANSYS中的定義方法
4、正弦定頻試驗(yàn)模擬方法
5、正弦掃頻試驗(yàn)模擬方法
6、隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)模擬方法
7、沖擊試驗(yàn)模擬方法
8、時(shí)域激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)的模擬方法
工程實(shí)例-1：貨架結(jié)構(gòu)正弦掃頻的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)模擬
工程實(shí)例-2：核安全殼沖擊試驗(yàn)的大質(zhì)量法模擬
工程實(shí)例-3：電動(dòng)汽車動(dòng)力電池箱隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)仿真
工程實(shí)例-4：基于位移輸入的建筑縮尺模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)過程的時(shí)域仿真計(jì)算方法
結(jié)構(gòu)動(dòng)力優(yōu)化
1、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)簡介
2、優(yōu)化設(shè)計(jì)中常用術(shù)語
展開 然而，在實(shí)際運(yùn)行中電抗器存在振動(dòng)噪聲問題，嚴(yán)重的振動(dòng)噪聲問題一方面影響附近居民正常生活，另一方面影響電抗器使用壽命，從而影響電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。因此，研究電抗器振動(dòng)問題有現(xiàn)實(shí)意義。
電抗器振動(dòng)主要來源于兩個(gè)方面：第一方面是鐵心材料硅鋼片的磁致伸縮效應(yīng)，即鐵磁性材料在磁化過程中，隨著磁化狀態(tài)的改變，其長度和體積會(huì)發(fā)生微小的變化；第二方面是麥克斯韋力，由于電抗器鐵心間存在氣隙結(jié)構(gòu)，當(dāng)主磁通通過高磁導(dǎo)率鐵心和低磁導(dǎo)率氣隙時(shí)，在鐵心餅間產(chǎn)生麥克斯韋力。
仿真采用軟件是comsol6.0版本，仿真建模中首先建立幾何模型，可在comsol軟件中直接構(gòu)筑，也可將solidworks中畫好的模型導(dǎo)入comsol。電抗器電磁振動(dòng)仿真中硅鋼片磁特性數(shù)據(jù)直接影響計(jì)算結(jié)果，使用插值B-H曲線定義其磁特性。
在磁場(chǎng)模塊中將線圈定義，計(jì)算麥克斯韋力。為了計(jì)算的速度與收斂性，忽略電抗器鐵心的疊片特性，將電抗器鐵心視為各向同性均勻?qū)嶓w。同時(shí)認(rèn)為線圈在正常情況下對(duì)電抗器振動(dòng)影響不大，將線圈進(jìn)行均勻化處理，忽略螺桿夾件等外部器件，將夾件施加的壓緊力以壓力載荷的形式施加到鐵軛面上。為了消除剛體位移防止出現(xiàn)無窮多解，將鐵心底部設(shè)置為固定約束。
做好網(wǎng)格剖分與求解器設(shè)置后可進(jìn)行仿真計(jì)算，網(wǎng)格剖分時(shí)可將重點(diǎn)研究部分網(wǎng)格細(xì)分，其余部分網(wǎng)格粗分，提高計(jì)算速度。
展開 背景
本課程基于ANSYS經(jīng)典和Workbench平臺(tái)，針對(duì)各類結(jié)構(gòu)的振動(dòng)、沖擊、碰撞強(qiáng)度問題、動(dòng)力優(yōu)化問題、振動(dòng)疲勞問題和振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)模擬問題，給出有效的數(shù)值計(jì)算方案，并對(duì)多點(diǎn)激勵(lì)問題、大質(zhì)量法數(shù)值模擬技術(shù)等相關(guān)高級(jí)計(jì)算技術(shù)進(jìn)行探討。課程全面系統(tǒng)的講解各類動(dòng)力學(xué)問題的計(jì)算原理、Workbench不同動(dòng)力分析模塊的計(jì)算原理，設(shè)置方法和常見問題的處理措施。
為幫助廣大設(shè)計(jì)人員提高解決實(shí)際工程問題的能力，特舉辦“結(jié)構(gòu)振動(dòng)、沖擊、碰撞強(qiáng)度、動(dòng)力優(yōu)化、振動(dòng)疲勞計(jì)算與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)模擬”專題培訓(xùn)。本次培訓(xùn)通過老師講解+理論解析+實(shí)際操作，詳情請(qǐng)參見第四部分“內(nèi)容大綱”。
時(shí)間地點(diǎn)
時(shí)間：4月11日-4月14日（第一天報(bào)到，授課3天）
地點(diǎn)：四川*成都
主講專家
該課程講師，副教授，博士畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程力學(xué)專業(yè)，擅長工程數(shù)值分析，14年仿真分析經(jīng)驗(yàn)；仿真領(lǐng)域涉及結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)力計(jì)算，結(jié)構(gòu)疲勞、損傷與斷裂，計(jì)算流體力學(xué)，流固耦合及多物理場(chǎng)耦合數(shù)值模擬，轉(zhuǎn)子及多體動(dòng)力學(xué)，工程傳熱與熱應(yīng)力計(jì)算，爆炸與沖擊力學(xué)，ansys二次開發(fā)等。發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，其中SCI、EI收錄論文13篇，申請(qǐng)發(fā)明專利2項(xiàng)。培訓(xùn)70多場(chǎng)次，學(xué)員上千人。
內(nèi)容大綱
報(bào)名費(fèi)用
標(biāo)準(zhǔn)費(fèi)用：3980元/人，食宿可統(tǒng)一安排，費(fèi)用自理。
增值服務(wù)
贈(zèng)送定制U盤一個(gè)；
同一單位2人報(bào)名9折優(yōu)惠；同一單位3人以上（含）報(bào)名8. 5折優(yōu)惠；
課程結(jié)束后可領(lǐng)取該課程課件、配套CAE模型及10套相關(guān)學(xué)習(xí)資料；
參訓(xùn)學(xué)員或企業(yè)針對(duì)課程相關(guān)問題在課程結(jié)束后也可以得到老師的解答與指導(dǎo)（郵件、微信、電話），作為培訓(xùn)講授的補(bǔ)充。
展開 一、課程背景：
本課程基于ANSYS APDL和ANSYS Workbench平臺(tái)，針對(duì)各類結(jié)構(gòu)的振動(dòng)、沖擊、碰撞強(qiáng)度問題、動(dòng)力優(yōu)化問題、振動(dòng)疲勞問題和振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)模擬問題，給出有效的數(shù)值計(jì)算方案，并對(duì)多點(diǎn)激勵(lì)問題、大質(zhì)量法數(shù)值模擬技術(shù)等相關(guān)高級(jí)計(jì)算技術(shù)進(jìn)行探討。課程全面系統(tǒng)的講解各類動(dòng)力學(xué)問題的計(jì)算原理、Workbench不同動(dòng)力分析模塊的計(jì)算原理，設(shè)置方法和常見問題的處理措施。通過原理解析、大量實(shí)例操作強(qiáng)化軟件應(yīng)用，幫助設(shè)計(jì)人員提高解決實(shí)際工程問題的能力。特舉辦“ANSYS Workbench+APDL結(jié)構(gòu)振動(dòng)、沖擊、碰撞強(qiáng)度、動(dòng)力優(yōu)化、振動(dòng)疲勞計(jì)算與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)模擬”專題培訓(xùn)。 詳情請(qǐng)參見第四部分“內(nèi)容大綱”。
二、增值服務(wù)：
贈(zèng)送定制U盤一個(gè)；
同一單位2人報(bào)名享受9折優(yōu)惠；同一單位3人以上（含）報(bào)名享受8.5折優(yōu)惠；
課程結(jié)束后可領(lǐng)取該課程課件、配套CAE模型及10套相關(guān)學(xué)習(xí)資料；
參訓(xùn)學(xué)員或企業(yè)針對(duì)課程相關(guān)問題在課程結(jié)束后也可以得到老師的解答與指導(dǎo)（郵件、微信、電話），作為培訓(xùn)講授的補(bǔ)充。
三、授課專家：
該課程講師，副教授，博士畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程力學(xué)專業(yè)，擅長工程數(shù)值分析，14年仿真分析經(jīng)驗(yàn)；仿真領(lǐng)域涉及結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)力計(jì)算，結(jié)構(gòu)疲勞、損傷與斷裂，計(jì)算流體力學(xué)，流固耦合及多物理場(chǎng)耦合數(shù)值模擬，轉(zhuǎn)子及多體動(dòng)力學(xué)，工程傳熱與熱應(yīng)力計(jì)算，爆炸與沖擊力學(xué)，ansys二次開發(fā)等。發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，其中SCI、EI收錄論文13篇，申請(qǐng)發(fā)明專利2項(xiàng)。培訓(xùn)70多場(chǎng)次，學(xué)員上千人。
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基于comsol漸變光纖的模擬2個(gè)月前
朋友們，好久不見啦。今天我給大家介紹一種利用comsol進(jìn)行可編輯優(yōu)化設(shè)置的漸變光纖模擬。具體如下：
首先，構(gòu)建出四層芯包結(jié)構(gòu)，為溝道形漸變光纖，其中最中間的纖芯為漸變芯。第二圈為溝道包層。依此類推對(duì)每個(gè)光纖區(qū)域的材料參數(shù)進(jìn)行配置。如下：
其次，我們需要考慮插入漸變函數(shù)，因此需要再定義中引入?yún)⒆兞浚?需要注意的是，該函數(shù)為關(guān)于半徑
COMSOL模擬巖石破裂7個(gè)月前
在COMSOL中采用連續(xù)損傷力學(xué)方法實(shí)現(xiàn)巖石破裂系列案例介紹
采用COMSOL with matlab功能模擬巖石破裂，使用張拉剪切破壞準(zhǔn)則和威布爾非均質(zhì)材料屬性分布。可實(shí)現(xiàn)的功能如下：
1、完整巖石單軸，三軸破裂
2、預(yù)制裂隙巖石單軸，三軸破壞
3、流固耦合，熱流固耦合實(shí)現(xiàn)巖石的水力壓裂，超臨界CO2壓裂破壞
4、采用零厚度DFN方法，實(shí)現(xiàn)含復(fù)雜天然裂隙巖石中注水壓裂模擬
5、結(jié)合自己方向再開發(fā)
SCR脫硝項(xiàng)目在試運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)發(fā)生振動(dòng)問題。振動(dòng)問題的產(chǎn)生與風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率有一定關(guān)系——小于35Hz以下，煙道系統(tǒng)工作正常；大于35Hz以下，煙道系統(tǒng)出現(xiàn)異響。振動(dòng)發(fā)生時(shí)，導(dǎo)致聯(lián)軸器襯套膜片斷裂。為保證正常投產(chǎn)運(yùn)行，需要找出風(fēng)機(jī)振動(dòng)原因，解決振動(dòng)問題。為了了解風(fēng)機(jī)上游煙道與下游煙道氣體流動(dòng)特征，需要對(duì)流動(dòng)進(jìn)行CFD模擬。
為了排除振動(dòng)問題是由氣體在管道結(jié)構(gòu)中流動(dòng)誘發(fā)，通過 CFD 數(shù)值模擬的方法
COMSOL多邊形骨料堆積混凝土水化熱傳熱模擬11個(gè)月前
混凝土水化熱溫降研究對(duì)保障結(jié)構(gòu)安全與耐久性至關(guān)重要，溫升后溫差易引發(fā)溫度應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立多邊形骨料堆積混凝土細(xì)觀模型，并對(duì)水化熱產(chǎn)生后的傳熱及溫度變化進(jìn)行仿真模擬。
骨料堆積混凝土細(xì)觀模型采用CAD多邊形密堆積2D插件建立，插件內(nèi)置動(dòng)力學(xué)算法，可模擬多邊形骨料顆粒在重力作用下的堆積模型。
三維梯度多孔結(jié)構(gòu)（FGM）是一種孔隙率、孔徑等參數(shù)在三維空間內(nèi)呈梯度分布的多孔材料。梯度孔隙結(jié)構(gòu)的研究可優(yōu)化傳熱傳質(zhì)效率，調(diào)控流動(dòng)路徑，提升能源存儲(chǔ)與材料性能，為復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵理論支持。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立三維球體梯度孔隙結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行滲流仿真模擬。
梯度多孔介質(zhì)FGM模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型在AutoCAD
基于粗糙度表面的裂隙流研究對(duì)于理解地下水的流動(dòng)、污染物傳輸以及與之相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害（如滑坡）等方面具有重要意義。本研究通過蒙特卡洛方法生成隨機(jī)表面形貌，并利用COMSOL Multiphysics對(duì)隨機(jī)參數(shù)化表面的微尺度流體流動(dòng)進(jìn)行模擬。
參數(shù)化表面模型采用CAD隨機(jī)粗糙度表面插件建立，插件可設(shè)置不同的表面起伏形態(tài)，以匹配相應(yīng)的地形或研究不同表面參數(shù)下的流動(dòng)特性
多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬涉及對(duì)多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜的熱量傳遞過程進(jìn)行建模和分析，這類模擬對(duì)于優(yōu)化材料設(shè)計(jì)、提高能源效率以及解決環(huán)境問題等方面具有重要意義。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立全連通多孔結(jié)構(gòu)幾何模型，并將孔隙及基體劃分兩相材料，進(jìn)行多孔結(jié)構(gòu)的傳熱仿真模擬。
多孔結(jié)構(gòu)幾何模型采用AbyssFish單連通周期邊界多孔結(jié)構(gòu)2D軟件隨機(jī)生成png格式的圖片
引言：隨著電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，其穩(wěn)定運(yùn)行得到了許多關(guān)注，電抗器作為無功補(bǔ)償設(shè)備廣泛應(yīng)用于其中。然而，在實(shí)際運(yùn)行中電抗器存在振動(dòng)噪聲問題，嚴(yán)重的振動(dòng)噪聲問題一方面影響附近居民正常生活，另一方面影響電抗器使用壽命，從而影響電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。因此，研究電抗器振動(dòng)問題有現(xiàn)實(shí)意義。
電抗器振動(dòng)主要來源于兩個(gè)方面：第一方面是鐵心材料硅鋼片的磁致伸縮效應(yīng)，即鐵磁性材料在磁化過程中，隨著磁化狀態(tài)的改變，
1980 年，Bell Communication Research 的 Eli Yablonovitch 提出了一個(gè)思考：如何減少特定頻率范圍內(nèi)半導(dǎo)體激光器的損耗？他在透明介質(zhì)中切割出周期性圓孔，并觀察到一定頻率范圍內(nèi)的光發(fā)生了損耗，無法穿透。Yablonovitch 發(fā)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)與具有傳導(dǎo)和價(jià)帶的半導(dǎo)體類似，并將它們命名為光子晶體（與普林斯頓大學(xué)的 Sajeev John 合作）。光子晶體即光子禁帶材料
研究背景：
具有深亞波長厚度（5cm）的吸收器對(duì)低頻聲音（<500Hz）的衰減在噪聲控制工程中引起了極大的興趣。然而，由于低頻聲音的強(qiáng)穿透性和普通材料的弱固有分散性，這是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。傳統(tǒng)的吸聲材料，如多孔材料，已被證明對(duì)高頻吸聲（>1000Hz）有效，但如果厚度有限，在低頻時(shí)會(huì)有缺點(diǎn)。近年來，聲學(xué)超材料的概念為低頻吸聲器的設(shè)計(jì)提供了新的思路。許多亞波長吸聲材料或設(shè)備是基于諧振結(jié)構(gòu)開發(fā)的
