COMSOL_结构力学

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结构力学模块简介

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其他链接：•技术支持中心：/support•产品下载：/support/download•产品更新：/support/updates•COMSOL 社区：/community•活动、年会和培训：/events•视频集锦：/video•知识库：/support/knowledgebasePart number: CM021105目录简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5结构力学仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5结构力学模块物理场接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9根据空间维度和研究类型排列的物理场接口 . . . . . . 13基本原理：静态线性分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16参数化研究 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35结构力学建模技巧 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48包含预应变. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49对热膨胀建模. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 App库中的示例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58| 34 || 5简介结构力学模块是对结构和固体力学应用和设计进行建模和模拟的定制模块。

COMSOL3.5结构力学模型案例01

结构力学: 结构力学模型案例结构力学模型案例通过以下两个不同情况来介绍如何进行线性静态应力分析。

• 外边界的均布水平载荷• 重力载荷这个案例来自NAFEMS 基本系列 (参考文献. 1).锥形膜末端载荷第一个案例介绍厚度为0.1mm的膜的2D平面应力。

水平载荷沿右末端平均分布，为10 MN/m (也就是应力为 100 MPa)。

在左末端，x方向位移零。

左端的中间点固定在y方向。

模型使用以下材料属性：• 材料是各向同性的。

• 杨氏模量（弹性模量）为210·103 MPa。

• 泊松比为0.3。

在COMSOL Multiphysics中建模使用平面应力模式的静态分析，这样可以直接进行应力分析。

有限元模型使用拉格朗日二次三角单元。

为了确定结果已经收敛到基准值，细化网格然后再次计算结果。

结果点（0，2）处x方向应力求解值和基准目标值61.3 MPa吻合很好。

如果采用初始化网格，COMSOL Multiphysics 计算结果为61.41 MPa。

两次连续的细化网格后计算值分别为T 61.36 MPa 和 61.35 MPa。

图8-1: 均布末端载荷下x方向的应力分布模型库路径: COMSOL_Multiphysics/Structural_Mechanics/edge_load_2d 图形用户界面建模建模导航1 在空间维度下拉框中选择2D。

2 在应用模式树下，依次选择COMSOL Multiphysics>结构力学>平面应力>静态分析。

3 点击确定。

几何建模1 在绘图菜单下，选择指定对象>线。

2 在线对话框中，在x编辑框中输入0 4 4 0 0，在y编辑框中输入 0 134 0。

3 点击确定。

4 点击主工具栏的缩放至窗口大小按钮。

5 点击绘图工具栏的强迫成实体按钮。

定义的点就是约束点，也是应力基准值点。

物理量设定边界和点条件—载荷和约束求解域设定—材料属性6 在绘图菜单下，选择指定对象>点。

COMSOL软件在流体、结构、传热等多物理场耦合领域的应用

Subsurface Flow Module基于地下水流动分析地球物理现象在建的核废料储存库，用于在接下来的10 万年内储存乏燃料棒。

该模型模拟的情形是：燃料束套筒发生破裂，导致核废料通过周围的岩石裂隙发生渗漏，并回充到上方的隧道中。

饱和与变饱和渗流地下水流动模块面向需要仿真地下或其他多孔介质中的流体流动的工程师和科学家们，并且还可以将这种流动过程与其他现象建立联系，例如多孔弹性、传热、化学反应和电磁场等。

它可以用于模拟地下水流动、废料与污染物在土壤中的扩散、油与气体的流动，以及由于地下水开采而引发的土地沉陷等现象。

地下水流动模块可以模拟管道流、饱和与变饱和多孔介质或裂隙中的地下水，并可与传质、传热、地球化学反应和多孔弹性等模型相耦合。

许多不同的行业需要面对岩土物理和水力领域的挑战。

民事、采矿、石油、农业、化工、核能和环境工程等领域的工程师经常需要考虑这些现象，因为他们从事的行业会直接或间接（通过环境因素）影响我们生存的地球环境。

地下水渗流影响许多地球物理属性地下水流动模块内包含了许多专用的接口，用于模拟地下环境中的流动及其他现象。

作为物理接口，它们可以与地下水流动模块内的其他任意物理接口组合并直接耦合，或与COMSOL 模块套件中任何其他模块的物理接口组合并直接耦合。

例如，地下水流动模块的多孔弹性模型与岩土力学模块中的描述土壤和岩石的非线性固体力学模型相耦合。

融合地球化学反应速率和动力场COMSOL 使您可以在地下水流动模块物理接口中的编辑区域内灵活地输入任意公式，这对于在质量传递接口中定义地球化学反应速率和动力场非常有用。

但是，将这些物理接口与化学反应工程模块耦合将意味着，您可以通过该模块易用的物理接口定义化学反应，模拟多个多物质反应。

对于模拟核废料数千年间在其储存库中的扩散及多步反应过程，这两种模块的组合会很有用。

更多图片地下水流动的仿真物理接口地下水流动模块用于仿真多孔介质流动及其相关过程：多孔介质流动地下水流动模块的核心功能是模拟变饱和与完全饱和多孔介质中的流动。

comsol应用于非线性结构力学问题

- 用户自定义屈服和硬化函数 - 能够实现用户自定义弹塑性本构
弹塑性材料（续）
可塑性功能
• 可以添加塑性到各向异性或各向异性材料。 • 可以使你的模型的一个小的子域的可塑性，从而节省了计算时间。 • 可以在模型的无限元域中加入可塑性。 • 可以定义模型的可塑性，同时考虑阻尼。
蠕变
• 在高温下，很多材料会在恒定载荷下变形。这就是蠕变。应变取决于应力：
接触：定义接触对
接触：源面和目标面
• 刚性部分首选为源面
• 凹形部分为源面，凸形部分为目标面
• 在目标面上推荐更加精细的网格：
hdest < 0.5*hsource
Destination
Source
接触：使用装配体
接触：功能介绍
选择接触对
在收敛性不好时，增加接触法向罚数能够使收敛更快
好的接触压力取值能够改善收敛性
• 经典的应变度量方法（工程应变）已经不足以描述大位移或大转动。
• 新的应变描述法----Green-Lagrange应变
应变
工程应变(小变形理论)
Green-Lagrange 应变 (大变形理论)
旋转J
3
3
2
1
无穷小旋转小位移理论
uv22
0
J
,
uv33
J
0
2
1
有限旋转大位移理论
uv22
非线性结构力学问题
非线性
• 几何非线性
-- 有限旋转 -- 大应变 -- 应力刚度 -- 变形依赖于负载
• 材料非线性
-- 弹塑性（金属或土壤） -- 超弹性（橡胶或其它弹性体） -- 蠕变
• 接触
-- 可能涉及摩擦Leabharlann s est求解方式

COMSOL Multiphysics 结构力学模块介绍

COMSOL Multiphysics 结构力学模块介绍
结构力学模块专门用来计算结构的受力及变形情况。

例如，计算部件或子系统在载荷下的变形情况，对壳结构和桁架结构的分析功能等。

模块分析功能包括：
∙静力分析；
∙准静态瞬态分析；
∙动态分析；
∙固有频率分析；
∙频率响应分析；
∙线性屈曲分析；
∙弹塑性行为；
∙超弹性行为；
∙大变形分析；
∙参数研究。

基于材料破坏临界面理论，在后处理中可对结构进行高、低循环疲劳分析和多轴疲劳分析。

针对具体对象，结构力学模块可以和COMSOL Multiphysics模块或者其他分析模块任意组合，来分析实际问题中的多物理场现象。

应用领域：
∙声学－结构耦合
∙生物力学和生物工程学
∙屈曲分析
∙弹塑性材料和超弹性材料分析
∙机电设备
∙疲劳分析
∙流固耦合
∙断裂力学
∙多物理场接触
∙压电效应
∙聚合物力学
∙应力光学效应
∙热摩擦
∙热－结构耦合
∙粘弹性和热力蠕变
血管血流分析：血管在血流作用下发生变形
微型机器人足部三维模拟
曲轴模态分析
流-固耦合分析
血管支架展开过程的变形分析
粘弹性结构阻尼器。

COMSOL Multiphysics 结构力学模块介绍

COMSOL Multiphysics 结构力学模块介绍
结构力学模块专门用来计算结构的受力及变形情况。

例如，计算部件或子系统在载荷下的变形情况，对壳结构和桁架结构的分析功能等。

基于材料破坏临界面理论，在后处理中可对结构进行高、低循环疲劳分析和多轴疲劳分析。

针对具体对象，结构力学模块可以和COMSOL Multiphysics模块或者其他分析模块任意组合，来分析实际问题中的多物理场现象。

COMSOL_结构力学

Model courtesy Comet AG, Switzerland.
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！
Inventor 实时连接
®
TM
• 连接COMSOL Multiphysics 和Inventor. • 参数扫描并在Inventor中直接设计优化。
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！
瞬态分析
• 刚性连接处位移（x,y,z）随时间变化：
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！
特征频率
• 分析结构在外界载荷下的固有频率大小： • 六个最小特征频率：
f=117Hz
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！
预应力特征频率
• 分析结构在无载荷下的固有频率大小： • 六个最小特征频率：
装配体
• 对大的CAD模型，有时不采用一致性网格将更有效 • 图中显示的是F1赛车前翼的1/2，其网格剖分采用了装配体特征
• 一个装配体对象包括几个组合几何体对象
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！
支架结构分析
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！ Infi实！
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！
刚性连接
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！
弹性固定
弹性固定
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！
瞬态分析
• 载荷分布：
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！

comsol结构力学模块介绍

• Neo-Hooken • Mooney-Rivlin • Murnaghan
– 粘弹性
• 用户自定义非线性材料模型 • 大形变（结构非线性）
– 大位移/旋转 – 应力硬化效果和非线性弯曲
中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider info@
分离鼓振动分析
第12个本征值为11.6Hz，阀动器的大振幅
最小的本征值为3.21Hz，大尺度管线的缺点
info@
中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider
结构力学模块
静态线弹性分析
多物理场
热－固耦合压电声－结构耦合流－固耦合
动态和振动
模态分析频响分析瞬态分析
非线性分析
材料非线性结构非线性边界非线性
info@
中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider
info@
案例展示
中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider
info@
info@
结构力学模块的特点（续）
• 坐标系统

COMSOL Multiphysics结构力学应用

• 几何非线性问题 -- 线性屈服模拟
• 材料非线性问题 -- 弹塑性材料模拟
• 接触问题
阻尼影响
• 钢结构支架通常存在百分之几的阻尼比
边界载荷
• 设定边界载荷大小，在边界载荷上右键添加谐波扰动。
频域求解器设置
• 前面的分析表明，第一共振频率是117赫兹。为了正确捕获的共振峰，可以围绕这些频率值进一步分析。
预应力频率响应分析
• 在圆孔处添加一个旋转坐标系下的边界载荷。
非线性问题
预应力和应变
• 模型在施加所考虑的荷载之前已存在应力或应变
线性屈服分析
• 大变形梁
粘土层屈服分析
• 岩土材料本构 • 使用无限元 • 网格的使用
应力集中
• 轮毂中的应力集中问题。首先通过求解全局模型获得变形，然后将变形作为边界在一个局部子模型中求解应力集中。
静态线性分析
静态线性分析
静态线性分析（框选）
壳体厚度设定
• 在壳体接口中设定厚度
缘载荷
• 圆孔处施加缘载荷
后处理计算
• 计算螺钉处的y方向的反作用力
瞬态分析
• 分析类型选择Time Dependent
参数、变量、坐标系
固体力学设定
• 右键点击线性材料模型，添加阻尼
作用力
• 在圆孔处施加硬接触和作用力
设定瞬态求解器
• 设定时间的步长（此为后处理步长）
求解变量的缩放
• 在缺省求解器设置中进行求解变量的缩放
特征频率分析
• 选择Eigenfrequency分析类型
条件设定
• 设定固定约束（螺钉）和边界载荷（圆孔）
特征频率求解器
• 设定待求特征频率数 • 设定特征频率收索

COMSOL官方实例解析

结果分析和讨论
01
结果展示
通过COMSOL的后处理功能，可以得到悬臂梁的变形图、应力分布图
等。
02 03
结果分析
从变形图可以看出，悬臂梁在受到集中载荷作用下发生了明显的弯曲变形。从应力分布图可以看出，最大应力出现在固定端附近，且随着距离的增加而逐渐减小。
讨论
在实际工程中，为了保证结构的安全性，需要对悬臂梁进行强度校核和稳定性分析。此外，还可以通过优化设计方法，对悬臂梁的结构进行优化，以减小变形和应力集中。
COMSOL官方实例解析
汇报人：XX
目录
• 引言 • 官方实例概述 • 实例解析：电磁场模拟 • 实例解析：结构力学分析 • 实例解析：流体动力学模拟 • 实例解析：传热模拟 • 总结与展望
01
引言
COMSOL软件简介
COMSOL是一款强大的多物理场仿真软件
它提供了广泛的物理接口和工具，用于模拟各种复杂的物理现象和工程问题。
要点二
边界条件
在平板的一侧施加恒定热流密度，例如1000 W/m²。另一侧暴露在恒温环境中，例如25°C。平板的初始温度假设为 25°C。
结果分析和讨论
01 02 03
温度分布
通过求解模型，可以得到平板内的温度分布。可以观察到，在施加热流密度的一侧，温度迅速升高，而在暴露于恒温环境的一侧，温度逐渐降低。温度梯度在平板内形成，导致热量从高温区域向低温区域传递。
建模方法
使用COMSOL的传热模块进行建模。首先，定义几何形状和尺寸，然后选择合适的物理场接口（如传热接口），并设置相应的材料属性和边界条件。
材料属性和边界条件设置
要点一
材料属性
假设平板是由铜制成的，其热导率为385 W/(m·K)，密度为8960 kg/m³，比热容为385 J/(kg·K)。

COMSOL软件介绍与应用

COMSOL软件介绍与应用COMSOL Multiphysics是一种基于有限元方法的多物理场仿真软件。

它能够模拟和分析不同物理场（如结构力学、电磁场、流体力学、传热、化学反应等）之间的相互作用，并预测或优化系统的行为和性能。

COMSOL具有强大的建模和求解能力，广泛应用于科学研究、工程设计和产品开发等领域。

COMSOL软件的核心是有限元方法，它将复杂的物理问题离散为有限个简单的单元，并在每个单元上近似求解控制方程，然后将这些单元组合起来以得到整个问题的解。

COMSOL的通用性使得用户能够解决各种物理学问题，只需要选择适当的模块和相应的物理学接口。

1.结构力学模块：用于分析和优化结构的强度和刚度，例如材料破裂、弯曲、振动等。

2.电磁模块：用于预测电场、磁场、电磁波传播和电磁感应等现象，适用于电子器件、天线设计等。

3.流体力学模块：用于模拟液流、气流、等离子体流动以及相应的湍流、传热和质量运输过程。

广泛应用于航空航天、汽车工程、生物医学等领域。

4.传热模块：用于热传导、辐射传热、对流传热等问题的模拟和优化。

在能源系统、电子元件散热设计等领域具有重要应用价值。

5.化工反应工程模块：用于模拟和优化化学反应、质量传输、热力学等，可应用于催化剂设计、化学反应器等。

6.多物理场耦合模块：用于模拟和优化涉及多个物理场耦合的问题，例如热机耦合、电动机耦合。

COMSOL的应用领域非常广泛。

在工程设计中，可以用于优化产品的性能，验证设计的可行性和安全性。

在科学研究中，可以用于模拟和预测物理现象，探索新的理论和机制。

在教育领域，可以用于学生的实践教学和科学研究。

总之，COMSOL Multiphysics是一款功能强大的多物理场仿真软件，可应用于各种领域的科学研究、工程设计和产品开发。

它能够帮助用户解决复杂的物理问题，优化系统的性能，并提供直观和方便的用户界面和后处理功能。

COMSOL入门-学习COMSOL案例库中的例子

学习COMSOL案例库中的例子1，打开COMSOL MULTIPHYSICS: 双击COMSOL MULTIPHYSICS图标，进入基本功能界面，如下图2，进入案例库：单机“文件”-“案例库”，如下图：3，在“案例库”页面寻找个人感兴趣的案例，通常有如下两种方式：（1）直接在模块下进行搜索，这种方法要求对每个模块包含的内容比较了解，因为感兴趣的内容大多数时候分布在不同的模块。

如一部分的压电案例包含在“结构力学模块”，单击“结构力学模块”，打开子模块列表，找到“压电效应”，单击“压电效应”，展开所有压电效应下的案例，如下图（2）关键词搜索选择感兴趣案例，该方法能尽肯能全面的搜索到案例库中包含的所有感兴趣案例。

如在搜索框内输入“压电”（建议输入英文” piezoelectric”，搜索的结果更全，下图所示分别为中文和英文搜索结果），点击“搜索”，即出现所有与压电相关的案例，如下图：4，打开搜索到的案例，如在通过关键词搜索得到的结果中的“结构力学模块”-“压电效应”-“shear_bender”，鼠标左键单击“shear_bender”，弹出该案例的基本介绍，如下图：注意页面左下角有两个可以执行的图标选项和，其中（1）：打开案例运行文件，其中包含该案例在COMSOL中的具体设置，部分案例同时包含运行结果（案例图标前面是实心蓝点的是包含结果的，如果是空心蓝点是不包含结果，但是可以打开后运行出结果）。

鼠标左键单击打开该案例COMSOL文件，如下图，任何部分都可以查看具体设置。

（2）：打开该案例的背景介绍、COMSOL操作要点以及在COMSOL中的具体操作（step-by-step）。

鼠标左键单击打开PDF文件（电脑需要安装PDF阅读器），如下图，对照案例PDF说明以及COMOSL文件一步一步就可以重复出来。

注意：并不是所有的案例都经过汉化，因此一些案例库的PDF文件是英文的，但是前提如果安装是选择的语言是“ENGLISH”，所有的案例库文件都是英文版本，只有语言选择“中文”的情况，部分案例文件才是中文的。

COMSOL Multiphysics 岩土力学模块介绍

COMSOL Multiphysics 岩土力学模块介绍
岩土力学模块是作为结构力学模块的一个特殊附加模块，主要用于模拟一些岩土工程应用，比如隧道、挖掘、边坡稳定性和支护结构。

模块中设置的专门的接口以研究塑性问题、变形问题、土壤和岩石的失效问题、以及它们与混凝土和人造结构间的交互作用问题。

模块中也提供了不同土壤材料本构：Cam-Clay, Drucker-Prager, Mohr-Coulomb, Matsuoka-Naka, and Lade-Duncan。

除了内置的塑性模型，用户还可以借助于COMSOL Multiphysics提供的通用的方程接口创建屈服函数。

此外，计算温度场和其他场数值的关系也能被融合到材料的定义中。

岩土力学模块还为混凝土和岩石的模拟提供了非常强大的工具：Willam-Warnke, Bresler-Pister, Ottosen, 和Hoek-Brown都被作为内置参数供用户选择，更可被应用和扩展于更通用的脆性材料上。

此外，该模块能方便的与其他模块功能，如多孔介质流，孔隙弹性，以及基体模块的溶质传输功能等结合使用。

应用领域：
•混凝土模型
•混凝土和脆性材料
•土壤模型
•延展性材料和饱和土
•河堤
•挖掘
•基础
•Hoek-Brown 岩石模型
•Matsuoka-Nakai and Lade-Duncan土壤模型
•Modified Cam-Clay土壤模型
•核废料装置
•支撑结构和加强
•道路
•板材
•边坡稳定性
•土壤,岩土模拟
•隧道
•用户自定义土壤,岩石和水泥土材料•Willam-Warnke混凝土模型。

Comsol多物理场模拟软件在工程领域中开发利用

Comsol多物理场模拟软件在工程领域中开发利用引言:在工程领域中，模拟和仿真工具的使用越来越普遍，以解决各种复杂问题。

Comsol多物理场模拟软件是一款功能强大的工具，它可以模拟和分析各种场景和物理现象，如电场、热场、流体力学等。

本文将探讨Comsol软件在工程领域中的开发利用，并介绍其优点和应用案例。

一、Comsol多物理场模拟软件的基本概况Comsol是一种综合性的多物理场模拟软件，其功能包括电磁场、传热、流体力学等多个方面，可以模拟和分析各种物理现象。

该软件提供了一种直观的界面，使得工程师和研究人员可以轻松地进行模拟操作，并得到准确的结果。

Comsol软件还提供了丰富的建模和分析工具，如网格生成、后处理和优化算法等。

二、Comsol多物理场模拟软件的优点1. 多领域覆盖性：Comsol软件涵盖了电磁场、传热、结构力学、声学、流体力学等多个领域，可以模拟和分析各种物理过程和现象。

这使得它在工程领域中得到了广泛的应用。

2. 高度可定制化：Comsol软件提供了丰富的建模和分析工具，可以根据用户的需求进行定制化操作。

用户可以选择合适的物理方程和边界条件，以解决特定的工程问题。

3. 直观易用的界面：Comsol软件的界面设计简洁直观，使得用户可以轻松地进行模拟操作。

即使对于不熟悉该软件的用户，也能快速上手，并进行模拟分析。

4. 快速准确的仿真结果：Comsol软件采用了高效的数值算法和优化技术，可以得到快速准确的仿真结果。

这对于工程设计和优化具有重要意义。

5. 多平台支持：Comsol软件可以在多个操作系统上运行，并与其他工程软件进行集成。

这使得用户可以灵活地进行各种模拟操作，并与其他软件进行数据交换和共享。

三、Comsol多物理场模拟软件在工程领域中的应用案例1. 电磁场分析：Comsol软件可以用于设计和优化各种电子器件，如天线、电路板和传感器等。

通过模拟电磁场的分布和相互作用，可以进行电磁兼容性分析和电磁波传播研究。

comsol应用于非线性结构力学问题

• 在COMSOL Multiphysics中使用两种应力度量方法：
-- Cauchy应力（“真实应力”）
-- 第二类Piola- Kirchhoff应力
• 当做线性几何分析时，两种描述方式是相同的。
非线性本构关系
• 超过一定的应变水平，许多材料应变和应力之间的关系都表现为非线性 • 这里我们主要考虑三种：超弹性、弹塑性、蠕变
参数、变量、坐标系
边界条件
• 圆孔处施加边界载荷
• 螺钉处设置固定约束 • 对称边界条件
临界载荷计算
• 为了得到合适的临界载荷，需要计算作用力乘以线性屈曲分析得到的特征值（临界载荷因子）
弹塑性材料分析
• 弹塑性材料模型研究当应力超过材料的屈服应力时的材料的行为。高于此值，需要无弹性应变发展和额外的参数表示材料的行为。
精确度考量
• 非线性问题采用迭代法求解，这时需要考虑其精确度问题。
• 如果有足够的时间，设置不同的公差运行两次，检查求解的收敛性。
• 注意输入数据的精确度
几何非线性
• 大部分结构的响应是可以在小位移理论的假设下进行分析的。配置的变化很小，可以使用初始未变形的配置来计算平衡状态。
• 某些情况下，配置的变化不能被忽略。这时就需要放弃小位移假设，使用变形后的配置计算平衡状态。
塑性应变区域
• 您可能会对塑性应变位于几何哪个区域感兴趣。这些区域对应的塑性应变大于0。 • 建立三维绘图组->面
接触问题模拟
添加几何结构
参数、变量、坐标系
定义接触对
添加接触
• 右键点击固体力学，选择pairs下的接触
• 在线弹性材料模型中将几何非线性中的强制线性应变勾选上
其他物理设定

Comsol经典实例015：殷刚的热变形

Comsol经典实例015：殷刚的热变形初始温度为20℃的刚性轴，一端插入极端环境试验箱中加热或降温，另一端在常温环境下，中间绝热。

本案例仿真出稳定后根轴的温度场分布和热变形量。

本案例中极端环境温度为-100~100℃，以10℃为步长，常温环境温度为20℃。

长度为（30+70）mm，直径为20mm，刚性轴为实心，材料为殷钢。

一、物理场选择及因变量设置Step01：打开comsol软件，单击“模型向导”选项创建模型，在模型的“选择空间维度”界面选择“二维轴对称”，在“选择物理场”界面分别选择“传热→固体传热（ht）”和“结构力学→固体力学（solid）”，单击“添加”按钮。

对应变量设置完毕以后，单击“研究”按钮，在“选择研究”树中添加“一般研究”中的“稳态”研究，单击“完成”按钮进入软件主界面，“传热→固体传热（ht）”如图1所示。

图1 软件主界面二、全局参数设置Step02：在模型开发器中，单击“全局定义”节点下的“参数1”子节点，输入如图2所示的全局参数变量。

图2 设置全局参数三、几何模型Step03：单击“几何”节点，定位到“单位”栏，在“长度单位”下拉列表中选择mm。

右键单击“几何1”节点，在弹出的菜单中选择“矩形”，在“矩形”设置窗口，定位到“大小”栏，在“高度”文本输入框中输入“r_c/2”，在宽度文本输入框中输入200；定位到“层”栏，在“层1”的“厚度”文本输入框中输入140。

单击“构建选定对象”，如图3所示。

四、函数定义右键单击“定义”节点，在下拉菜单中选择“函数”，然后选择“插值”，在“插值”设置窗口，定位到“函数名称”栏，在数据输入栏中分别输入“700，-100”和“700.001,100”，单击“绘制”，如图4所示。

图3 创建“矩形1”图4 定义函数五、材料定义Step05：在“材料”工具栏中单击“添加材料”按钮。

在“添加材料”设置窗口中选择材料“Invar [solid,calculated from the single crystal compliances]”，如图4所示。

comsol仿真案例

comsol仿真案例Comsol仿真案例。

在工程领域，仿真技术被广泛应用于产品设计、工艺优化、性能预测等方面。

Comsol Multiphysics作为一款多物理场仿真软件，具有强大的建模和求解能力，能够模拟电磁、结构力学、流体力学等多个物理场的耦合效应，为工程师和科研人员提供了强大的工具来解决复杂问题。

本文将以一个实际案例来介绍Comsol Multiphysics的仿真应用。

我们将以磁场传感器的设计为例，展示如何利用Comsol进行多物理场的仿真分析。

首先，我们需要建立磁场传感器的几何模型。

在Comsol中，可以通过几何建模模块来创建传感器的三维几何结构，包括传感元件的形状、尺寸和材料属性等。

在建模过程中，可以直观地观察和调整传感器的几何参数，以满足设计要求。

接下来，我们需要定义磁场传感器的物理特性。

通过Comsol的物理场模块，可以添加磁场、电磁感应等物理场效应，并设置材料的磁性参数、电导率等物理属性。

这些物理特性将直接影响传感器的性能和响应。

然后，我们可以进行多物理场的耦合仿真。

Comsol Multiphysics能够同时求解多个物理场的方程，并考虑它们之间的相互作用。

在磁场传感器的案例中，我们可以将磁场、电磁感应和结构力学等物理场进行耦合，分析传感器在外部磁场作用下的响应和变形情况。

在仿真过程中，可以通过Comsol的后处理模块来可视化仿真结果，包括磁感应强度分布、电流密度分布、应力应变分布等。

这些结果能够直观地展现传感器的工作状态和性能表现，为设计优化和性能预测提供重要参考。

最后，我们可以通过参数化设计和优化算法，对传感器的关键参数进行调整和优化。

Comsol Multiphysics提供了丰富的参数化建模和优化工具，能够快速高效地进行设计方案的评估和优化，以实现传感器性能的最大化。

总的来说，Comsol Multiphysics作为一款多物理场仿真软件，能够为工程师和科研人员提供强大的仿真分析工具，帮助他们解决复杂的工程和科学问题。

comsol案例库

comsol案例库Comsol案例库。

Comsol Multiphysics是一款强大的有限元分析软件，它可以用于模拟和解决各种物理现象和工程问题。

在Comsol案例库中，我们可以找到许多丰富的案例，涵盖了多个领域的应用，包括电磁场、热传导、流体力学、结构力学等。

这些案例不仅可以帮助用户学习和掌握Comsol软件的使用技巧，还可以为工程师和科研人员提供解决实际问题的思路和方法。

在Comsol案例库中，我们可以找到许多与电磁场相关的案例。

比如，我们可以学习如何利用Comsol软件模拟磁场在不同材料中的传播和分布，以及如何分析磁场对材料的影响。

这些案例不仅可以帮助我们理解电磁场的基本原理，还可以为我们在设计电磁设备和材料时提供重要的参考和指导。

另外，Comsol案例库中也包含了许多与热传导相关的案例。

通过这些案例，我们可以学习如何利用Comsol软件模拟热传导过程，分析热量在不同材料和结构中的传播规律，以及如何优化热设计方案。

这些案例对于工程师在设计散热系统、温控设备等方面具有重要的参考价值。

此外，流体力学也是Comsol案例库中的重要内容之一。

在这些案例中，我们可以学习如何利用Comsol软件模拟流体在不同场景下的流动规律，分析流体对结构和设备的影响，以及优化流体系统的设计。

这些案例对于液体泵、管道系统、风力发电机等领域的工程师具有重要的指导意义。

最后，结构力学也是Comsol案例库中不可或缺的一部分。

通过这些案例，我们可以学习如何利用Comsol软件模拟结构在受力情况下的变形和应力分布，分析结构的强度和稳定性，以及优化结构设计方案。

这些案例对于机械结构、建筑结构、航空航天等领域的工程师具有重要的参考价值。

总的来说，Comsol案例库为用户提供了丰富的学习资源和工程应用案例，帮助用户更好地掌握Comsol软件的使用技巧，解决实际工程问题。

通过学习和应用这些案例，我们可以更好地理解物理现象和工程问题的本质，提高工程设计和科研水平，为实际工程和科研工作提供更加可靠和有效的支持。

comsol模拟石墨烯(传热、电气、结构力学模拟)

comsol模拟石墨烯（传热、电气、结构力学模拟）COMSOL MulTIphysics 是一款大型的高级数值仿真软件，由瑞典COMSOL 公司开发，广泛应用于各个领域的科学研究以及工程计算，被当今世界科学家称为第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件，适用于模拟科学和工程领域的各种物理过程，COMSOL MulTIphysics以高效的计算性能和杰出的多场直接耦合分析能力实现了任意多物理场的高度精确的数值仿真，在全球领先的数值仿真领域里得到广泛的应用。

COMSOL MulTIphysics的显著特点1.求解多场问题=求解方程组，用户只需选择或者自定义不同专业的偏微分方程进行任意组合便可轻松实现多物理场的直接耦合分析。

2.完全开放的架构，用户可在图形界面中轻松自由定义所需的专业偏微分方程。

3.任意独立函数控制的求解参数，材料属性、边界条件、载荷均支持参数控制。

4.专业的计算模型库，内置各种常用的物理模型，用户可轻松选择并进行必要的修改。

5.内嵌丰富的CAD 建模工具，用户可直接在软件中进行二维和三维建模。

6.全面的第三方CAD 导入功能，支持当前主流CAD 软件格式文件的导入。

7.强大的网格剖分能力，支持多种网格剖分，支持移动网格功能。

8.大规模计算能力，具备Linux、Unix 和Windows 系统下64 位处理能力和并行计算功能。

9.丰富的后处理功能，可根据用户的需要进行各种数据、曲线、图片及动画的输出与分析。

10.专业的在线帮助文档，用户可通过软件自带的操作手册轻松掌握软件的操作与应用。

11.多国语言操作界面，易学易用，方便快捷的载荷条件，边界条件、求解参数设置界面。

石墨烯的传热模拟COMSOL 提供了多种工具来帮助模拟具有极高纵横比的几何及特征。

最近，人们利用COMSOL 对石墨烯被子进行了传热模拟，《Nature CommunicaTIons》杂志的用于高功率GaN 晶体管热管理的石墨烯被子一文介绍了该研究。

comsol怎么给压电材料加交流电压

comsol怎么给压电材料加交流电压COMSOL是一种多物理场建模和仿真软件，它可以用于解决各种工程和科学问题。

在COMSOL中，我们可以利用其电磁学和结构力学模块来模拟压电材料的行为并对其施加交流电压。

下面是关于如何使用COMSOL给压电材料加交流电压的详细说明。

首先，我们需要准备COMSOL软件并加载电磁学和结构力学模块。

打开COMSOL后，选择新建模型，并选择电磁学和结构力学模块。

接下来，我们需要创建一个几何模型来表示压电材料。

使用COMSOL的几何编辑器来创建一个几何形状，可以是一个简单的圆圈或正方形，也可以是复杂的结构。

确保几何模型准确地表示出您要研究的压电材料。

然后，我们需要定义材料属性。

选择材料库中的压电材料，并设置其参数。

这些参数可以是压电系数、介电常数、密度等。

这些参数将决定压电材料对施加的交流电压的响应。

接下来，我们需要定义边界条件。

在这种情况下，我们将施加交流电压作为边界条件。

选择适当的边界条件类型，并设置其幅值和频率。

您还可以选择其他适用的设置，如相位偏移。

然后，我们需要定义求解器选项。

选择适当的求解器和解算方法，以便在有限的时间内获得准确的解决方案。

您可以通过选择自适应网格细化选项来优化网格以提高计算效率和结果准确度。

完成上述设置后，我们可以运行模拟并检查结果。

COMSOL将显示压电材料的响应，包括位移、电势和应力等。

您可以通过在COMSOL中进行后处理操作来进一步分析和可视化结果。

最后，我们可以根据需要进行调整和优化。

根据模拟结果，您可以更改边界条件、材料属性或模型几何形状等，并查看其对压电材料行为的影响。

使用COMSOL软件，您可以在模拟环境中进行大量试验和优化，最终获得最佳的设计和性能结果。

综上所述，使用COMSOL软件给压电材料加交流电压可以帮助我们了解材料的行为和响应。

通过准确建模和仿真，我们可以优化设计、改进性能，并为实际应用提供可靠的参考。