瞬态分析
• 刚性连接处位移（x,y,z）随时间变化：
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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
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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：
Model courtesy Comet AG, Switzerland.
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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。
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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
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刚性连接
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弹性固定
弹性固定
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瞬态分析
• 载荷分布：
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预应力分析
• 最大应力出现在螺栓连接处
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热膨胀
• 热线弹性模式（传热、结构）
20[deg]
100[deg]
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热膨胀
• 热线弹性模式（传热、结构） • 应力及温度分布：
f=122Hz
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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
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接触分析
• 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。
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(truss):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
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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 移u v w，电压V等 • 典型的通量有热通量，应 力，电流等
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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。
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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
பைடு நூலகம்
结构力学模块
• 静态线弹性分析 • 动态、振动分析
– 瞬态分析 – 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 ........
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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
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
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COMSOL Multiphysics 仿真应用教程
中仿科技 张凯 2013年8月
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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
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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。
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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
装配对
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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：
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中仿科技：
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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
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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
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
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支架结构分析
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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
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稳态分析
等效应力分布
位移分布
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稳态分析
拉伸应力分布
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参数扫描
• 对于载荷作用方向theta0进行参数扫描： range(0,45[deg],180[deg])
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中仿社区：
中仿播客：
中国仿真互动：
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Z Y
X
alpha0
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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。
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• • • •
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CAD 实时连接
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SolidWorks 实时连接
®
TM
• 连接COMSOL Multiphysics 和SolidWorks. • 参数扫描并在Solidworks中 直接设计优化。
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COMSOL V4.2 产品线
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结构力学
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