1、COMSOL Multiphysics 仿真应用教程,张凯,COMSOL Multiphysics 全球第一款真正的多物理场耦合分析软件,功能强大的有限元仿真平台 公式解释器形式的图形化操作界面 任意耦合的多物理场分析平台 多物理场、多维度/尺度耦合 利用实验结果进行耦合突出的特点 易用性 可自由切换的多种语言操作界面 填空式的操作方法 任意搭配，自动建立各种耦合物理场 开放性 对用户透明 支持用户建立/修改任意模型 灵活性 GUI形式自定义模块/物理场 与MATLAB无缝连接 通过API构建自己的有限元软件,COMSOL V4.2 产品线,结构力学,静态线弹性分析 动态、振动分析 瞬态分析
2、模态分析 频响分析 非线性分析 结构非线性 材料非线性 多物理场 热固耦合 流固耦合 声固耦合,结构力学模块,应用领域,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,分析特点,分析单元 桁架、梁、板、壳粘塑性线弹性材料模型：各向同性，各向异性 超弹性材料模型：存在应变能的材料，非线性材料模型 弹塑性材料模型：非线性材料模型 粘弹性材料模型：如沥青,分析特点,静态分析：所有力和约束为常数 特征频率分析：振动分析中，决定振动的特征频
3、率 瞬态分析：荷载和约束随时间变化 频域分析(频率响应分析)：稳定状态下对谐波负载的响应 线性屈曲分析：研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷 粘弹性瞬态初始化 大变形分析：小应变约束 热耦合：热应变 接触、摩擦分析,CAD 实时连接,SolidWorks实时连接TM,Model courtesy Comet AG, Switzerland.,连接COMSOL Multiphysics和SolidWorks. 参数扫描并在Solidworks中直接设计优化。,Inventor 实时连接TM,连接COMSOL Multiphysics和Inventor. 参数扫描并在Invent
4、or中直接设计优化。,Pro/ENGINEER 实时连接TM,连接COMSOL Multiphysics和Pro/ENGINEER. 参数扫描并在Pro/ENGINEER中直接设计优化。,CAD的表现形式,COMSOL Multiphysics用户可以选择两种不同的实体CAD模型： 组合几何体（缺省设置） 装配体 一个组合几何体是一个单独的对象，包含多个子域 几何、网格、物理量在内部界面上会自动相互“粘合” 一个装配体包含组合几何体中的非连接对象 几何、网格和物理量在内部界面上需要手工联接,组合几何体网格剖分（缺省）,在界面上，一致性的网格给出了高数值精度的解分量和通量典型的解分量有温度T，位
5、移u v w，电压V等典型的通量有热通量，应力，电流等,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,支架结构分析,常用基本概念,构件：组成机械与结构的零，构件的统称 变形：构件尺寸与形状的变化 强度(strength)：抵抗破坏的能力 刚度(stiffness)：抵抗变形的能力 稳定性(stability)：保持原有平衡形式的能力 力学性能(机械性能)：材料在外力作用下所表现的性能,常用构件,杆件(rod)：长度远大于横向尺寸的构件 梁(beam):以弯曲变形为主要的杆件 桁架(trus
6、s):由直杆以铰节点相联接组成杆系，若载荷只作用于节点上，则每一个杆件只承受拉伸或压缩 板件:厚道远小于其余两个方向的尺寸的构件 板(plate):平分其厚度的面(中面)是平面 壳(shell):中面是曲面的,支架结构分析,下图：支撑机构的一部分，它同时承受机械载荷和热载荷。 结构力学模块下如何进行多种分析。,分析模式,稳态分析： 静态分析 参数扫描 初始应力 壳体结构 热应力 刚性连接 弹簧条件,分析模式,结构动力学分析： 瞬态分析 特征频率 频率响应 预应力频率响应 结构非线性分析： 线性屈曲模型 弹塑性模型 接触问题,模型定义,几何创建 材料属性定义 边界约束、条件求解 分析应力及形变,
7、Z,X,Y,alpha0,稳态分析,静态分析与时间没有直接的联系，即有常边界和不变的材料材料属性。 分析的目的：找出最大应力，并与材料的屈服强度进行比较，并检查材料的变形是否在设计标准之内。,稳态分析,等效应力分布,位移分布,稳态分析,拉伸应力分布,参数扫描,对于载荷作用方向theta0进行参数扫描：range(0,45deg,180deg),预应力分析,最大应力出现在螺栓连接处,热膨胀,热线弹性模式（传热、结构）,20deg,100deg,热膨胀,热线弹性模式（传热、结构） 应力及温度分布：,刚性连接,弹性固定,弹性固定,瞬态分析,载荷分布：,瞬态分析,刚性连接处位移（x,y,z）随时间变化：,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,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：,f=122Hz,频率响应,分析稳定状态下对谐波负载的响应 谐振频率对应前面得到的特征频率大小：,117Hz,122Hz,接触分析,装配对,接触对：相互接触的界面分属两个部分，物理量不连续，接触变形但相互没有渗透。,弹塑性材料,塑性材料属性：屈服应力，各向同性前线模量 等效范性应变、塑性应变：,中仿科技：http:/ 中仿社区：http:/ 中仿播客：http:/ 中国仿真互动：http:/,更多资源请关注,
