COMSOL結構仿真的案例
COMSOL 應用案例：CFD 仿真優化建筑結構設計
盡管外面是暴風雨，但由于建筑圍護結構可以保護你免受外界環境的影響，你仍然能夠保持干燥并感到溫暖。為了設計功能完善的建筑圍護結構，工程技術人員需要考慮各種不同的因素。仿真有助于滿足這一需求。
建筑圍護結構的全包裹需求
建筑圍護結構也稱為建筑外殼，是將內部環境與外部環境隔開的系統。對早期人類來說，像洞穴和茅屋這樣的建筑就是最初的建筑圍護結構，為我們的祖先提供了必要的防護。
這些早期的建筑圍護結構為當時的人們提供了可容納最低生活必需品的棲身之地，但隨著時間的推移，建筑圍護結構不斷發生改變，包含的構件不斷增多，例如墻壁、屋頂、地板和窗戶。然而，建筑圍護結構的目的仍然是一樣的，那就是保護居民免受外界環境以及水、熱、冷等各種因素的影響。
建筑圍護結構保護人們免受外部環境的影響。
現代建筑圍護結構相當復雜。由于建筑風格不斷變化，新的產品、工藝、建筑規范和設計也不斷涌入。對于這些新元素，工程技術人員要考慮結構的穩定性、透水性、節能和熱性能等等。
Built Environments 公司著力設計改進的建筑圍護結構
為了高效研究氣流、水分傳輸、傳熱以及其他影響建筑圍護結構性能的因素，Built Environments 公司使用了 COMSOL Multiphysics? 軟件。他們借助該軟件分析不同的物理場如何同時產生作用，并研究建筑設計、施工和評估過程不同階段的情況。
Built Environments 公司總裁 Steven Doggett 指出，他們的工作主要分為三類：
對材料、產品和組件的性能進行建筑物理研究
設計和重新設計服務
建筑圍護結構咨詢，包括建筑和施工現場檢查以及建筑取證
對于所有這些類別，仿真都有利于增強 Built Environments 公司的分析能力。
展開 基于comsol進行等離子體缺陷的二維微結構電磁調制仿真
圖2 原始狀態下二維光子晶體全頻段透射率仿真及禁帶頻率下電場分布圖
為進一步探究光子晶體禁帶效應產生機制，通過Comsol軟件對特定頻段下電場分布狀態進行分析，分析結果如圖3所示。在高透過率頻率下，電場實現從發射端到吸收端的穿透分布，展現透過率“開”狀態。而在禁帶頻率下，電場僅集中于發射端，無法實現穿透，進而展現透過率“關”狀態。
圖3 原始狀態下二維光子晶體不同頻率下電場分布圖
通過在光子晶體結構中設置等離子體點缺陷，對該結構在6 GHz~16.2 GHz下的響應行為進行仿真分析，結果如圖4所示。仿真結果表明該結構在兩個禁帶頻段中的9 GHz和15.4 GHz附近出現了明顯的特征透過峰，實現了高效的電磁調制性能。
圖4基于等離子體二維點缺陷的光子晶體全頻段透射率仿真
為進一步解析該調制理論，本文對特征頻率下電場分布進行了仿真，仿真結果如圖5所示。設置點缺陷時該結構在9 GHz下，電場由原來的集中于發射端轉移為等離子體周圍聚集，從而增加了電磁波穿透強度，進而在該頻率附近產生較強的特征透射峰，15.4 GHz下亦是如此。
圖5 點缺陷狀態下二維光子晶體不同頻率電場分布圖
本文基于Comsol軟件介紹了在光子晶體中設置點缺陷的理論和仿真方法，為提高調制效率及靈活性提供了些許借鑒，希望對微結構電磁調制器件的開發設計提供一定幫助。
最后，有相關需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡
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多孔結構傳熱模擬
多孔結構傳熱模擬涉及對多孔介質內部復雜的熱量傳遞過程進行建模和分析，這類模擬對于優化材料設計、提高能源效率以及解決環境問題等方面具有重要意義。本案例介紹在COMSOL內建立全連通多孔結構幾何模型，并將孔隙及基體劃分兩相材料，進行多孔結構的傳熱仿真模擬。
多孔結構幾何模型采用AbyssFish單連通周期邊界多孔結構2D軟件隨機生成png格式的圖片。
通過CAD圖像導入插件將模型導入到AutoCAD內建立多孔結構草圖，并另存為dxf格式文件。
將多孔結構草圖模型導入到COMSOL內，建立孔隙部件。
在COMSOL內新建與原模型尺寸一致的矩形，并通過布爾操作和分割中的差集建立多孔結構部件。
再次導入原孔隙模型，并構建聯合體。將孔隙部分材料屬性設置為空氣，完成多孔結構兩相材料模型構建。
添加固體傳熱瞬態研究，模型左側設置熱源，并進行網格劃分。
進行計算查看多孔結構傳熱模擬結果
展開 
3場結構仿真專題免費網絡培訓：聽仿真專家系統講解結構仿真
安世亞太2017年系列仿真免費網絡培訓——結構仿真專題， 10月24日開講，現在開始報名！3場培訓，風電、壓力容器領域的仿真技術專家以及結構拓撲優化技術專家將圍繞相關內容進行系統講解。
● 課程內容構成：40分鐘授課+20分鐘工程師在線答疑。
● 培訓有禮：參與培訓，參加互動，有神秘禮物恭候。
● 培訓方式：采用Webex網絡會議接入方式（會前將提供接入鏈接地址）。
● 培訓視頻：課后通過微信為報名學員提供培訓視頻。
培訓內容：
風力發電系統的結構設計和仿真——風電行業的發展勢頭強勁，裝機量高速增長，這對工程仿真提出了更高的要求。除了風電行業基礎的剛度、強度分析，螺栓連接分析、齒輪的接觸分析以外，同時要考慮復合材料力學、轉子動力學等，并且對疲勞仿真提出了更高的要求，同時還有多場耦合分析的需求。針對這些需求，課程中將給出一套成熟、完整、準確的解決方案。
機械結構拓撲優化分析及設計驗證模擬——以常見機械結構中的安裝座為案例，介紹ANSYS拓撲優化關鍵技術及實現方法，主要包括優化后模型的導出及光順的處理流程，優化后模型的驗證，3D打印多孔結構強度校核等。
基于ANSYS Workbench界面的壓力容器極限分析與彈塑性分析技術——美國ASMEⅧ-Ⅱ標準與歐盟EN-13445標準已在壓力容器設計行業廣泛推廣極限分析與彈塑性分析等非線性分析技術，隨著計算硬件的高速發展，未來該方法可直接替代當前的線彈性計算方法，且該方法有利于指導工程中的輕量化設計。本次課程將介紹基于Ansys Workbench界面的壓力容器極限分析與彈塑性分析，具體內容包括：壓力容器主要失效模式、極限分析與彈塑性分析工程背景，非線性材料本構模型，非線性求解相關設置、計算結果收斂與發散以及后處理技術。
展開 COMSOL多孔球結構模型
多孔球結構在催化、吸附及能源存儲等領域應用廣泛。通過對多孔球的建模可實現孔隙結構精準調控，揭示傳質-反應耦合機制，優化材料性能。仿真可預測流體動力學行為及反應效率，為實驗設計提供理論指導，推動多孔材料在環境、能源等領域的創新應用。本案例介紹在COMSOL內建立多孔球結構模型。
多孔球體結構模型采用CAD三維Voronoi劃分插件參數化建模生成。
建模的詳細操作步驟為：建立球體后采用插件實現Voronoi劃分，對生成的晶粒進行平滑處理，最后新建球體與平滑處理后的晶粒進行差集，實現多孔球結構模型。
將模型導出為stl格式文件，并導入COMSOL內。
可劃分網格并進行后續多孔球的仿真分析。
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。
展開 COMSOL SMS結構模擬簡要步驟
圖6：SMS結構的透射光譜
親們還可以對幾何參數進行優化，以便得到更好的透射譜。好啦，以上就是我的個人心得，感興趣的伙伴可以與我一起討論。
歡迎通過公眾號"320科技工作室"聯系我們
COMSOL三維Voronoi晶體結構模型
本案例介紹在COMSOL內建立任意形狀的三維Voronoi晶體結構實體模型。
三維模型需要在AutoCAD內建立，并通過CAD三維模型Voronoi劃分插件進行晶格劃分。
將劃分好的晶體結構導出為iges格式文件，并將其導入到COMSOL內，建立裝配體。
對模型中的Voronoi晶粒設置不同的材料屬性。
可劃分網格，并進行晶體結構有限元仿真分析。
使用 COMSOL 模擬聲-結構的相互作用
聲固耦合（ASI）問題的仿真需要對固體中的彈性波，流體中的壓力波以及兩者之間的相互作用進行模擬。ASI 的應用包括有聲音的產生，發散，傳播或接收的設備，以及用于聲音的分配、隔音或消除噪聲的機械系統。對這些聲學系統的研究通常涉及流體和固體兩部分。要預測其中波的行跡，就需要捕捉波在流體-固體分界面處的行為。本文，我們將討論如何使用 COMSOL Multiphysics? 軟件來模擬和分析 ASI 問題。
可用于聲固耦合分析的物理場接口
不同類型材料中的聲學行為用不同的控制方程來描述。在COMSOL Multiphysics 中，這意味著將不同的物理場添加至包含有不同材料的域中。固體中的彈性波，也稱為固體振動，是屬于結構力學里的一個分支，因此可以使用結構力學中的物理場接口進行建模。在用于結構分析的接口中，最常用于振動分析的接口是固體力學，殼和膜。多體動力學 和轉子動力學 接口也可用于復雜機械系統計算噪聲振動輻射，該復雜機械系統通過鏈接的剛性或柔性組件，或者通過一個可旋轉的機械設備（例如轉子或電動機）對振動進行計算。
可用于結構分析的物理場接口。
在對流體中的聲學問題進行建模時，COMSOL Multiphysics 可以給你提供更多的選擇。COMSOL Multiphysics 中的
聲學模塊中
有大約 20 個物理場接口可用于模擬基于不同假設條件下的流體中的波。
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
屏幕截圖 2021-05-11 101725.png
屏幕截圖 2021-05-11 101739.png
COMSOL多孔顆粒夾雜結構電流計算
在鋰離子電池研究中，利用COMSOL進行多孔顆粒夾雜電流計算模擬多孔顆粒中的電流分布情況，可以深入了解材料內部的電傳輸機制。這對于設計高性能電池、超級電容器等能量存儲設備至關重要。本案例中建立球形多孔結構（或顆粒夾雜）模型，并通過COMSOL研究在包含非導電顆粒夾雜的電解質中電流分布情況。
多孔/顆粒夾雜結構采用CAD球體密堆積3D插件 V2.0生成，插件建立的球體顆粒堆積模型可更好的模擬實際工程中絕緣顆粒在重力作用下在電解質中的分布情況，使得仿真結果更為準確。
在AutoCAD內將模型導出為sat格式后即可導入到COMSOL軟件內。模型向導中選擇三維鋰離子電池模塊瞬態研究。
對模型設置材料并劃分網格，并對模型左右兩側設置電位差。
進行研究計算并查看在絕緣顆粒夾雜電解質溶液中的電流模擬結果。
展開 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
基于comsol結構有限元總結
結構有限元基本原理
靜力學分析：
應力張量：一個點處在笛卡爾座標上三個微分面上有9個應力張量，可以把這個二階張量表示為σij，所以也可以用矩陣表示為
在材料力學中，一個三維物體內總會找到一組截面，其面上只有正應力，并沒有剪應力，這個應力成為主應力，也是應力張量的不變量，按照數值大小排列為：
應變張量：
與應力一樣，需要一個應變張量描述某點的變形，定義應變張量為εij，這個二階張量可以表示為：
正應變：表示微元的相對伸長和縮短
切應變：表示微元夾角的變化
廣義胡克定律：廣義胡克定律描述的是應力張量和應變張量之間的關系，從而間接建立受力和變形之間的關系，如下所示：
這里剪切模量G=E/(1+2*ν)
所以寫成矩陣形式就是
這里構成了線彈性材料本構方程。
這里還需要考慮受力運動方程和變形協調方程，如下：
受力方程
小變形假設方程
基于以上理論，我們就可以在comsol進行基本的結構力學計算，以上是所有復雜計算的理論基礎，例如其他簡化結構梁，桁架和殼體都是基于以上理論簡化過來的。
下面就用comsol進行最基本的結構力學靜力學分析：
如圖設置邊界條件：
彎頭支架左邊是直接固定約束，右端直接設置一個斜向力，只考慮小變形，不考慮幾何非線性，得到如下應力分布和變形：
2.模態分析：
模態計算的目的：
確定機械部件的振動特性，固有頻率和振型，參與系數和有效質量，預防結構共振，確定振動環境的工作可靠，結構動力學修正。
應用方面包含避免或利用共振，模態疊加法計算響應（包含頻域相應，瞬態響應，響應譜和隨機振動），振動和噪聲控制，結構動力學優化目標或者約束條件。
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