COMSOL使用技巧 - V1.0 - 2013-02 - 图文

COMSOL 使用技巧

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目录

一、

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 二、

2.1 2.2 2.3 2.4 三、

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 四、

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 五、

5.1 5.2 5.3 六、

6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 七、

几何建模 ................................................................................................................................. - 1 - 组合体和装配体 ................................................................................................................. - 1 - 隐藏部分几何 ..................................................................................................................... - 2 - 工作面 ................................................................................................................................. - 3 - 修整导入的几何结构 ......................................................................................................... - 4 - 端盖面 ............................................................................................................................... - 11 - 虚拟几何 ........................................................................................................................... - 12 - 网格剖分 ............................................................................................................................... - 14 - 交互式网格剖分 ............................................................................................................... - 14 - 角细化 ............................................................................................................................... - 16 - 自适应网格 ....................................................................................................................... - 16 - 自动重新剖分网格 ........................................................................................................... - 18 - 模型设定 ............................................................................................................................... - 19 - 循序渐进地建模 ............................................................................................................... - 19 - 开启物理符号 ................................................................................................................... - 19 - 利用装配体 ....................................................................................................................... - 21 - 调整方程形式 ................................................................................................................... - 22 - 修改底层方程 ................................................................................................................... - 23 - 求解器设定 ........................................................................................................................... - 25 - 调整非线性求解器 ........................................................................................................... - 25 - 确定瞬态求解的步长 ....................................................................................................... - 26 - 停止条件 ........................................................................................................................... - 27 - 边求解边绘图 ................................................................................................................... - 28 - 绘制探针图 ....................................................................................................................... - 29 - 弱约束的应用技巧 ............................................................................................................... - 31 - 一个边界上多个约束 ....................................................................................................... - 31 - 约束总量不变 ................................................................................................................... - 32 - 自定义本构方程 ............................................................................................................... - 34 - 后处理技巧 ........................................................................................................................... - 36 - 组合图形 ........................................................................................................................... - 36 - 显示内部结果 ................................................................................................................... - 37 - 绘制变形图 ....................................................................................................................... - 38 - 数据集组合 ....................................................................................................................... - 39 - 导出数据 ........................................................................................................................... - 39 - 函数使用技巧 ....................................................................................................................... - 43 -

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7.1 7.2 7.3 7.4 八、

8.1 8.2 九、

9.1 9.2 十、

10.1 10.2 10.3 10.4 十一、

11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6

随机函数 ........................................................................................................................... - 43 - 周期性函数 ....................................................................................................................... - 44 - 高程函数 ........................................................................................................................... - 45 - 内插函数 ........................................................................................................................... - 46 - 耦合变量的使用技巧 ........................................................................................................... - 48 - 积分耦合变量 ................................................................................................................... - 48 - 拉伸耦合变量 ................................................................................................................... - 49 - ODE 的使用技巧 ................................................................................................................... - 50 - 模拟不可逆形态变化 ....................................................................................................... - 50 - 反向工程约束 ................................................................................................................... - 51 - MATLAB 实时链接 ................................................................................................................ - 52 -

同时打开两种程序 GUI................................................................................................. - 52 - 在 COMSOL 中使用 MATLAB 脚本................................................................................ - 52 - 在 MATLAB 中编写 GUI ................................................................................................. - 53 - 常用脚本指令................................................................................................................ - 54 - 其他 ................................................................................................................................... - 56 - 局部坐标系.................................................................................................................... - 56 - 应力集中问题................................................................................................................ - 56 - 灵活应用案例库 ............................................................................................................ - 57 - 经常看看在线帮助 ........................................................................................................ - 57 - 临时文件........................................................................................................................ - 58 - 物理场开发器................................................................................................................ - 59 -

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一、 几何建模

COMSOL Multiphysics 提供丰富的工具，供用户在图形化界面中构建自己的几何模型，例如 1D 中 通过点、线，2D 中可以通过点、线、矩形、圆/椭圆、贝塞尔曲线等，3D 中通过球/椭球、立方体、 台、点、线等构建几何结构，另外，通过镜像、复制、移动、比例缩放等工具对几何对象进行高级操 作，还可以通过布尔运算方式进行几何结构之间的切割、粘合等操作。

COMSOL Multiphysics 以 Parasolid 格式为 CAD 内核，可以完美地导入当前大部分专业 CAD 软件制 作的几何结构。

COMSOL Multiphysics 支持两种几何体，缺省的组合几何体和装配体，前者很方便地处理内部边界 条件问题，后者很方便处理复杂结构的建模、网格、以及求解等问题。

除了这些绘图工具，COMSOL Multiphysics 还可以在脚本环境中构建几何对象，然后直接从脚本环 境导入几何体，实现利用脚本建模。

1.1

组合体和装配体

COMSOL Multiphysics 中有两种几何体，组合几何体（缺省）和装配体。所谓的组合几何

体指重叠的几何对象自动分解为多个求解域（与几何无关），其内部界面上，几何结构、网 格以及物理量等自动相互“粘合”。装配体则表示重叠的几何对象之间没有构成关系，因此 从本质上而言，不存在内部界面。

这两种几何体各有优缺点，组合几何体是 COMSOL Multiphysics 的缺省设定，优点在于：

在材料非连续处，物理量自动连续 在材料界面处，自动得到高精度解 在材料界面处，自动确认网格单元和节点 其缺点在于：

网格越细，内存开销越大

对大的 CAD 模型网格剖分比较困难 反过来，装配体的优点则在于：

在材料界面处可有意定义物理量不连续，例如接触阻抗 对大的 CAD 模型网格剖分比较容易 网格越粗，计算越快（但精度越低） 装配体的缺点：

需要更多的手工操作

为了保证足够的高精度，需要注意边界上的网格密度

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通常，COMSOL Multiphysics 缺省使用组合几何体，因为这种情况下内部边界可以采用缺 省的连续边界。

有时候，几何结构比较复杂，采用组合几何体时容易出现内部几何结构错误，或几何结 构的各个部分有较大的差异（如薄壳与厚板等），或采用简化的方法模拟膜、壳等结构时需 要设定该简化边界为阻抗型边界条件，或不同的求解域需要剖分成不同的网格，或采用 ALE 框架模拟旋转运动等的情况下，可采用装配体。

用户可以通过选择几何结点中的形成组合体节点设定区的定型方法来切换到正确的几何 解析方法：形成组合体和形成装配体。

值得注意的是，当在不同表现形式间切换时，COMSOL Multiphysics 将自动调整求解域、 边界等的编号，从而影响到相关的设定，用户需要检查所有的设定是否条例设计条件。

1.2

隐藏部分几何

复杂的几何，常常存在于内部结构，我们可以采用增加透明度的方法来使得内部可视化。另一种

常用的方法则是将外层几何隐藏起来，直观地看到内部结构，并进行建模。

下图所示为图形工作窗口区中的工具条的截图，从左向右的前四个按钮分别代表：隐藏选定，显 示选定，重置隐藏，察看未隐藏/只察看隐藏/察看所有。通过对这四个操作的合理选择，我们就可以 观察所需的结构。

如下图所示为一个可调式电容器的完整几何结构图，

图 1 透明的 3D 几何结构

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/itxv.html