一鍵多場耦合分析軟件的案例
報名開啟 | 電機驅動一鍵多場耦合分析最新發布&體驗會，點擊免費報名
wx_fmt=jpeg&from=appmsg">?</p><p><br></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">現代電機設計的要求高效化、高性能、高可靠性，多物理領域強耦合進行整體電機設計已成為必選手段。然而，多場耦合分析功能的正版軟件價格貴，中小企業難以其昂貴的成本。</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">依靠傳統單機版軟件的方式完成多場耦合，又存在設計周期太長，難以趕上市場快速響應的需求，而且軟件使用復雜，少有人會用。工程師急需自我技術提升，從而能夠從單一領域成長到可以掌握多場耦合分析。</span></p><p><br></p><p><strong>會議詳情</strong></p><p> <strong style="color: rgb(255, 0, 0);">“一鍵多場耦合分析設計”</strong><span style="color: rgb(33, 33, 34);">能夠幫助廣大中小企業擺脫版權焦慮、人才短缺困境，三五分鐘就能讓一位普通電機工程師基于全正版軟件，完成</span><strong style="color: rgb(255, 0, 0);">電機電磁、熱、結構、應力、振動噪音以及控制的耦合分析與優化設計</strong><span style="color: rgb(33, 33, 34);">，從而大幅提升產品品質、市場響應速度和綜合競爭力。
展開 直播預約 | 4月13日，一鍵多場耦合分析產品發布會和體驗活動，即將開始！
Tdyn 一款集結構、流動、傳熱耦合的多物理場數值模擬軟件
Tdyn軟件是西班牙COMPASS公司研制的多物理場耦合數值模擬計算軟件，能與多數計算機輔助設計軟件（UG、Plo/e、CATIA）和計算機輔助分析軟件（FLUENT、Lsdyna）接口，是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用多物理場耦合數值模擬計算軟件。在機械制造、建筑結構、復合材料、船舶、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、生物醫學等領域有著廣泛的應用。Tdyn功能強大，操作簡單方便，現在已成為國際流行的數值模擬分析軟件。
展開 “COMSOL軟件+多物理場耦合仿真”培訓第十期：網格/流動傳熱/光電/力學/電磁場分析/經典案例
各企事業單位、高等院校及科研院所：
COMSOL是一款大型的高級數值仿真軟件，廣泛應用于各個領域的科學研究以及工程計算，在多物理場耦合分析方面有其獨到的優勢，因此被應用于各個相關科研和產品研發領域，在我國擁有非常廣闊的前景。多物理場耦合仿真分析是近年來應用比較廣泛的有限元仿真分析方法，大大的縮短了產品研發周期，提高科研效率。為進一步推動高等院校、科研院所及企事業單位在COMSOL多物理耦合研究工作的開展，中科軟研（北京）科學技術中心（http://www.fzby.org.cn/）特邀一線專家共同舉辦COMSOL通用多物理場耦合仿真核心技術應用與案例實戰在線培訓班。本次培訓課程從幾何創建、交互式網格剖分技術、模型設定、后處理、多物理場模擬等方面進行了介紹，并結合實際案例進行了詳細的講解和具體的操作指導。由中科軟研（北京）科學技術中心主辦、北京富卓佰揚科技有限公司承辦。具體事宜如下：
1 培訓目標
1、能夠利用COMSOL軟件進行具體項目和科研工作的開展；
2、對配套的專業多物理場仿真理論有較深的理解，并掌握軟件的使用。
3、通過原理解析、大量實例操作強化應用，提升學員解決實際工程問題的能力。
4、建立學員微信群，學完后可以繼續在群里與主講老師、同學交流問題，鞏固學習內容。
注：參加線上培訓，以后本人可以免費參加相同線上及線下課程，不限次數、學會為止！
2 培訓優勢
1、報名繳費后提前獲取電子講義及模型，可提前預習；全程錄制視頻，支持回放；
2、培訓老師理論和工程經驗豐富，我們會結合學員實際需求備課并補充相關內容；
3、培訓結束后，培訓老師留給學員手機和Email，提供技術支持，充分保證培訓后出效果。
3 培訓專家
中國科學院、清華大學、四川大學等科研機構的高級專家。
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一鍵聚焦 | 多尺度算法點陣結構分析軟件Lattice Simulation
點陣結構作為一種新型的結構設計，除輕量化特點外，同時還具有優良的比剛度/強度、阻尼減震、緩沖吸能、吸聲降噪以及隔熱隔磁等功能性特點。
由于其含有大量復雜的微觀結構，包括胞元類型和幾何尺寸等參數，導致建模和仿真計算工作量巨大，傳統有限元分析已經無法適用。因此，
經過多年的仿真計算積累和努力探索，安世中德自主開發了一款專業用于增材點陣結構仿真分析的軟件，即Lattice Simulation。
基于多尺度算法自主開發出的這款點陣結構分析工具，可以高效、快速地幫助用戶解決增材點陣結構設計中遇到的CAE分析問題的。
展開 OOFELIE::Multiphysics 多物理場仿真分析軟件 [ 一 ]
OOFELIE::Multiphysics軟件介紹：Open Engineering 是一家在多物理領域提供計算機輔助工程(CAE)軟件工具和服務的技術公司。基于 OOFELIE::Multiphysics 平臺，為大型工業 3D 設計工作的進行分析優化。越來越多的高精度應用必須在苛刻的條件下運行，在仿真中可以綜合考慮多物理的影響因素，并利用多種算法快速求解，OOFELIE::Multiphysics 多物理場仿真提供的數值結果貼近實際，大大節省了研發時間，也有助于提高設計創新，成功的技術創新是基于穩健的設計。工業仿真問題不同于理論研究，往往要求實物建模、真實多場分析并快速求解。仿真設計通常涉及結構、熱傳、機械、聲學與振動、壓電、熱阻、電流、流體、光學、微機電、電磁場等問題，這些物理場往往同時存在，相互影響。例如執行器、傳感器、微機電系統。集成了有限元、邊界元、快速多級子算法的 OOFELIE::Multiphysics 仿真平臺能夠快速收斂和精確計算超大型多物理場耦合問題，減少設計周期，提高創新能力，是一款 3D 多物理 FEA 解決方案軟件。
OOFELIE::Multiphysics 軟件特點：
高效省時的用戶界面
高效處理超大規模的復雜問題
易于定制和集成您的設計流
旨在整合、共享和保護您的專業知識產權。
通過能夠從大多數供應商導入、修復和優化復雜的 CAD 模型，并在所有的物理仿真領域重用相同的模型，可以節省建模時間
多物理仿真領域是完全強耦合和集成的
OOFELIE::Multiphysics 穩健的微系統設計
MEMS 和 MOEMS 在非常小的元件尺寸、產品可靠性和降低生產成本方面徹底改變了傳感器行業。不斷減小的尺寸使得強耦合多物理仿真方法成為獲得準確、快速結果的必要手段。
展開 鋁電解槽多物理場耦合分析之電熱場耦合計算
一百多年來，鋁電解槽結構不斷改進優化，尤其是陽極結構部分，由最初的小型預焙電解槽、側插自焙陽極電解槽、上插自焙陽極電解槽，發展到大型不連續、連續預焙陽極電解槽，到今天使用的中間下料大型預焙陽極電解槽。鋁電解槽設計制造的容量也從160 kA、200 kA、280 kA逐步提高到320 kA、350 kA、420 kA、500 kA等大型預焙電解槽，現已成為鋁電解工業的主流，占世界產能的40%，并不斷地朝著大型化、現代化方向發展。
雖然我國鋁產量處于世界第一位，但是我國鋁工業存在著許多問題。總體上產能過剩，行業內競爭激烈；國內氧化鋁、電力供應價格不斷上漲，原鋁的生產成本也相應增加；鋁土礦資源短缺；環境污染嚴重等制約著鋁產業的進一步發展[7]。開發新技術，使鋁電解槽更加節能，降低鋁電解成本是鋁工業的發展趨勢。然而，鋁電解過程是一個電場、磁場、熱場、力場、流場以及濃度場復雜多物理場共同作用的過程，分析各場的作用機理，才能準確的描述鋁電解槽運行規律。開展多物理場仿真研究，逐步掌握鋁電解槽的運行規律，實現高效率、低能耗的鋁電解槽生產是鋁電解技術發展的趨勢。
電熱場耦合計算
1 模型說明
電熱場計算模型主要包括：立柱母線、大母線、陽極導桿、爆炸焊、陽極鋼爪、磷生鐵、陽極炭塊、電解質、鋁液、爐幫、陰極炭塊、鋼棒、扎糊、槽殼、搖籃架以及側部和底部的保溫材料。
槽幫模型的建立是通過建立槽幫橫截面形狀再拉伸而成。通過不斷調整橫截面形狀，可以調整槽幫模型，最終使槽幫表面節點溫度達到電解質結晶點。
展開 鋁電解槽多物理場耦合分析之電-熱-結構耦合計算
電解槽啟動一定時間后，鈉在陰極炭塊內部是非線性分布的，而不同的鈉濃度對應不同的鈉膨脹率，為了計算更加準確，把炭塊分成10層，每一層有不同的鈉濃度和鈉膨脹率，也就等效成不同的熱膨脹系數。
圖1 陰極炭塊分割示意圖
1 鈉擴散和鈉膨脹的計算
鈉在陰極炭塊中的擴散符合擴散方程與一維導熱方程，二者形式上具有一致性，兩方程中各量的相互對應。因此可以考慮利用傳熱來模擬鈉擴散，根據對應關系，計算出的溫度分布可以作為鈉濃度分布結果。
利用傳熱模擬鈉擴散時，根據傳熱和擴散的對應關系，炭塊的材料屬性需要進行相應調整。因為鈉擴散是瞬態過程，所以要利用瞬態熱場計算來模擬。瞬態熱場計算中所用到的材料屬性包括密度、比熱容、傳熱系數。鈉在半石墨質炭塊中的飽和濃度為3%，啟動初期鈉的滲透比較劇烈，可以認為表層碳塊在較短時間內就達到了飽和濃度。根據計算出的鈉濃度分布，可以得到每一層碳塊的鈉膨脹率，進而得到對應的熱膨脹系數。
圖2 鈉濃度分布
2 熱應力計算
熱應力計算模型可以直接由熱場模型去掉熔體、陽極炭塊、上部結構、立柱母線等部位得到。為了節省計算時間，計算熱應力時采用半槽模型進行計算。
圖3 熱應力計算模型
（1）溫度分布邊界直接由電熱場計算結果導入。
（2）位移邊界為AB梁底部的支柱固定。
展開 案例解析|多物理場耦合軟件GTEA開發及應用
文章來源：“陸面體公眾號”
原創作者：明平劍博導及其團隊
摘要
隨著制造業數字化時代到來，其軟件的重要性日趨顯現，并起著舉足輕重的作用。國產CAE領域快速發展，作者及團隊也圍繞發動機多物理場耦合問題開展了一些工作，采用非結構化網格有限體積方法進行了多場耦合計算軟件開發及相關應用研究。從前處理網格讀取、格式轉換，求解器開發各關鍵技術進行介紹，并重點介紹幾個相關應用問題，展示該軟件的應用能力和適用范圍。
關鍵詞
多物理場耦合；GTEA軟件；有限體積方法；非結構化網格。
引言
隨著制造業數字化時代到來，其軟件的重要性日趨顯現，并起著舉足輕重的作用，計算科學發展成為影響國家利益與國家安全的戰略性問題。一些國家將計算機建模與仿真列為優先發展的服務于國家利益的關鍵技術。有國內學者指出應將自主CAE軟件的開發提高到戰略發展高度。國內外開發了大量的通用和專用的CAE軟件，哈爾濱工程大學自2003年起，啟動CFD軟件開發，最初研究目標是針對航空發動機燃燒室內的流動、傳熱與燃燒過程分析，柴油機缸內工作過程模擬，隨著工作的深入和發展需要，發展了船舶水動力學分析模塊。后續在結構聲輻射、水動力噪聲以及結構聲耦合方法和軟件模塊開發方面進行初步工作。
網格前處理與轉換技術
對于數值計算程序開發人員來說，劃分求解域網格，得到求解域網格信息，例如：網格坐標，網格組成網格面系列等。這是一項具有重復性、復雜性的工作。網格生成技術及軟件開發仍然存在挑戰，國內相關單位開展了卓有成效的工作，但尚未形成通用、穩定和可靠的網格生成軟件，也是當前CAE發展的短板之一。
展開 Tdyn集結構、流動、傳熱耦合的多物理場數值模擬軟件
Tdyn軟件是西班牙COMPASS公司開發的多物理場耦合數值模擬計算軟件，能與多數計算機輔助設計軟件（UG、Plo/e、CATIA）和計算機輔助分析軟件（FLUENT、Lsdyna）接口，是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用多物理場耦合數值模擬計算軟件。在機械制造、建筑結構、復合材料、船舶、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、生物醫學等領域有著廣泛的應用。Tdyn功能強大，操作簡單方便，現在已成為國際流行的數值模擬分析軟件之一。
功能模塊
Tdyn CFD+HT 模塊
Ransol模塊，流體動力學求解器
Heatrans模塊，傳熱分析
Advect模塊，質量和組分的傳輸
Ursolver 模塊，通用 ( 用戶定義的 ) 微分方程求解器
Alemesh模塊，網格重分
RamSeries模塊
Basic模塊，線性靜力分析
Dynsol 模塊，動力 ( 模態和直接 ) 分析
Composite模塊，復合材料層合計算工具
Non-linear模塊，非線性，沖擊等先進分析工具
Coupling模塊，隱式流-固結構耦合求解器
SeaFEM模塊
基本模塊，時域多體線性輻射衍射求解器
高級模塊，二階輻射衍射求解器和水彈性分析
展開 基于無網格法的模型多物理場耦合分析
問題描述
本算例通過無網格法對某型號導電桿進行溫度-結構場耦合分析，針對以往學者多采用有限元法進行多物理場耦合分析而受到剖分限制的缺陷，本算例采用Simsolid軟件對模型進行多物理場耦合分析，獲得在外力-溫度載荷作用下的模型形變，所用方法可以用來對其他器件穩定性驗證提供參考。
2. 模型建立
圖1物理模型
圖2模型力載荷及邊界條件添加
圖3模型溫度荷加
3.計算結果
圖4模型應力分布
圖5模型應變分布
圖5和圖6可以看出最大應力和最大應變都主要發生在導體與固定裝置的接觸位置，這是由于模型受熱膨脹所致，最大值分別為237.33MPa和0.018mm。
展開 
abaqus凍土路基的溫度-水分-變形多場耦合分析
在同一路基橫斷面處，由于凍土路基溫度場和水分場分布的不同，路基表面會產生不均勻變形，即在道路橫向發生了變形。在青藏公路的不同路段，由于不同的路基填料、不同的路基高度、不同的多年凍土類型以及不同的路側積水等情況，會使得凍土路基形成縱向的波浪變形。
1 路基溫度場
溫度場的控制方程如下所示
由于凍土路基會存在凍結和融化過程，這就會伴隨著相變熱的產生，因此需要在傳統溫度控制方程中額外考慮相變熱的的影響。
路基的溫度場邊界比較復雜，本文采用第二類和第三類邊界條件，考慮太陽輻射、對流換熱和地面有效輻射的影響。太陽輻射主要影響大氣溫度變化，這里采用下式描述大氣溫度變化
對流換熱則采用下式描述
建立如圖所示的有限元模型
可以計算得到路基的溫度場分布和一年中路基的溫度變化如圖所示
2 水分場分析
凍土路基的變形與水的凍結和融化息息相關。所以分析凍土路基的變形時必須考慮水場分布的影響。
路基中水分場遷移可以通過達西定律來描述
由于凍土路基中，水分凍結后，水分會發生遷移，因此需要考慮相變對水分遷移的影響。
計算得到的飽和度分布如圖所示
3 變形場分析
凍土路基的變形包括融沉變形和車載變形。進行變形場分析時，采用摩爾庫倫準則
路面的車輛載荷采用脈沖載荷來模擬，如下圖所示
同時，水分的凍結時會產生凍脹變形，因此需要考慮凍脹率的影響。這里凍脹率選擇為0.03。
結合溫度場分析和水分場分析可以獲得路基的變形結果。
本文中，溫度場分析通過film子程序和dflux子程序定義溫度邊界，通過hetval子程序定義相變熱。變形場分析通過dload子程序定義車輛載荷，通過uexpan子程序引入凍脹影響。
展開 大家好，分享一則關于多物理場耦合仿真應用技術的課程
大概內容：
一、多物理場耦合及COMSOL Multiphysics軟件簡介
二、軟件基本操作詳解
1、幾何建模 2、網格剖分 3、后處理 4、求解器 5、參數、變量、函數、探針的作用及其使用方法，參數化掃描和助掃描的作用和使用。
6、APP的作用以及開發流程，如何封裝模型并提供給其他使用者。
三、自定義偏微分方程（PDE）技術詳解
1、PDE的作用和數理方程解問題分析，三類邊界條件的約束作用和在軟件中的添加，五種經典方程的分析和作用。
2、系數型偏微分方程的使用和限制，如何將方程化為系數型并在軟件中進行求解。
3、廣義型偏微分方程的使用和作用。如何將方程化為廣義型并在軟件中進行求解。
4、弱解型偏微分方程的使用及其靈活性，方程弱形式推導流程和在軟件中書寫。
5、多物理變量方程的定義與耦合。
四、移動網格（ALE）和變形幾何（DG）技術詳解
1、移動網格和變形幾何的區別與聯系
2、移動網格(顆粒運動簡化模型)，介紹網格重構
a)平滑模型、幾何階數
b)重構策略選擇
c)如何使計算穩定
3、針對移動網格的幾何設計和網格劃分策略。
4、結合以上每個內容的模型進行教學，共計約15個模型。
五、低頻電磁場（ACDC）物理場技術詳解
1、電磁學知識回顧，麥克斯韋方程組所對應于各個模塊的內容。物理場的應用場景和選擇標準，各個域和邊界的作用和實現。
2、電容，電感，電阻模型分析,介紹三種模型的控制方程和邊界條件。
3、永磁體，超導，線圈模型分析
4、結合以上每個內容的模型進行教學，共計約15個模型。
展開 MEMS器件多物理場耦合仿真分析
因此，若非特定要求，保留子步或多載荷步很有用。
電-結構-流體瞬態耦合效應
接下來我們將利用TRANS126單元進行瞬態分析。
雙向流固耦合(FSI)分析可以確定空氣阻尼；所有結構都以某些形式表現出阻尼。因此，當瞬態結構分析包括阻尼時，我們可以求解逆向問題：通過FSI從相應空氣阻尼結果確定瞬態結構阻尼的結果。
◆ MEMS結構的響應時間通常非常重要。
◆ 對于微鏡尤其如此。
◆ 這里使用不同的基準幾何：微梁的長度×寬度×厚度為200×14×20 μm，而非250×8×20 μm，即大大提高剛性，可使共振頻率更高，響應時間更快。
展開 MEMS器件多物理場耦合仿真分析
使用的仿真工具
ANSYS Mechanical
ANSYS ACT
靜電-結構耦合仿真
靜電-結構耦合模擬對于表征微鏡的驅動和吸合（pull-in）性能至關重要。
從往期研究分析中得知：平板在靜電縫隙減小1/3時發生微鏡的吸合；對于扭轉致動而言：當邊緣處的微鏡縫隙減小約44％時發生吸合。電壓若進一步增加可能會導致“災難性”吸合，整個微鏡結構會塌陷變形。（注：摩擦力-MEMS設備中的重要考慮因素不包含在此分析中）
◆ 微鏡基底和驅動電極之間的靜電狹縫為3μm。
◆ 電壓從0 V升至50 V，然后又從50 V降至0V。雖然驅動要求可能僅需12 V，但在這里我們將使用幅值范圍內的電壓以研究整個MEMS器件的物理性能。
◆ 非線性機電轉換單元（TRANS126）將被用于耦合機電場，因為TRANS126 EMT單元允許靜電和結構的直接耦合，并且內置了接觸功能，可阻止電極與對立的接地層之間的接觸。
TRANS126單元是用EMTGEN宏生成的。該宏需要MAPDL命令，這些命令通過在靜態結構分析中插入命令流片段的方式輸入，創建與微鏡電極對應的節點組。
假設驅動電極接觸止推的偏移量為0.1μm。根據機電耦合模擬，繪制了微鏡一側底部邊緣與另一側頂部邊緣在施加不同電壓時的位移變化圖。
結果
我們通過上述的仿真模擬過程，觀察到了各種效果，包括遲滯、靜電吸合、突陷和釋放，獲得了非線性的、與路徑有關的結果。
當電壓升高和降低時，微鏡位移遵循不同的路徑。吸合/突陷和相應的釋放狀態發生在不同的電壓下。
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