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力学 博客文章

岩土力学中的屈服面与塑性流动法则

2014年 10月 16日

为了保证岩土工程建设的安全性,在施工时要求具有特定地基和结构加固。实地测试的成本极高,因此仿真就显得非常实用,甚至必不可少。人们开发了很多数值模型来深入研究土壤行为。在这里,我们将向您介绍 COMSOL Multiphysics 中用于研究土壤的运用最为普遍的模型,及对隧道开挖实例进行分析。

压电材料:标准简介

2014年 10月 2日

对于工程师而言,标准既是我们工作中不可分割的一部分,也是我们之间用以交流复杂信息的通用语言。但标准委员会并非万能,有时一些修订标准也没能被广泛接受。压电材料的相关标准就碰到了类似问题,尤其是在石英晶体中。本篇博客将介绍目前关于压电材料的两套不同标准,虽然我们的侧重点是石英,但其中所述标准同样适用于所有压电材料。

通过仿真优化啤酒的酿造

2014年 9月 26日

家庭酿酒包含两方面,一是酿造技术,一是工程技术。有些人想改善某个啤酒配方、有些想克隆自己最喜欢的啤酒,还有些单纯好奇啤酒到底是怎么酿造的,出于这些原因,很多啤酒爱好者们开始在家自己酿酒。酿了几次酒之后,我发现从工程学的角度来看,酿造啤酒也是一项很有挑战性的活动。

使用等效质量进行热机械校准

2014年 9月 2日

对许多纳米电子学和纳米机械标准商用产品而言,热机械传感器都非常重要。这类传感器非常小,能在纳米尺度上工作,支持测量十亿分之一米大小的部件。在阿尔伯塔大学,研究人员正在探索能够更快地计算微机械传感器中等效质量的方法,等效质量即粒子与力相互作用时的质量。此类测量是执行热机械校准的关键。

接触热阻仿真

2014年 8月 28日

接触热阻会如何影响传热?随着电子设备的尺寸正变得日益小型化,进行有效热管理的重要性也愈发凸显。今天,电子封装的目标从最初的提供机械保护,逐渐过渡到还需要考虑向外部环境的散热。通过案例库中的一个电子封装和散热器装配的热管理模型,我们研究了接触热阻在其中扮演的角色。

模拟盘管换热器

2014年 8月 21日

盘管换热器非常简单,且容易制造。在这篇博客中,我们考察了一个轴向环绕的铜盘管,它通过输运热水来加热圆形管道内的空气。因为沿中心线两侧的几何几乎相同,所以模型使用二维轴对称面求解; 同时增加了额外的表达式来计算盘管匝间的温降,这大大简化了模拟。

降低粘弹性结构阻尼器中的振动

2014年 8月 20日

进行结构设计时,特别需要关注会暴露在地震或风致振动风险下的区域。一般会在结构布局中加入粘弹性结构阻尼器来限制应变,降低建筑物在此类激励下的崩塌风险。

采用声悬浮技术精准制药

2014年 7月 16日

制造药品时需要无污染的空间,因此科学家尝试了许多创新的方法来改进相关工艺。在阿贡国家实验室(Argonne National Lab),曾希望能够创建一种可以在稀薄空气中漂浮和旋转化学化合物的设备并予以实现。这种设备可以非常精确地控制所需的每种化学药品的量,并将外部杂质破坏结果的风险降到最低。 声音如何举升物体 阿贡国家实验室(Argonne)的研究人员使用多物理场仿真和试错原型制作来提升声学悬浮装置的效率。当我们需要移动对象时,声音可能不是我们通常可以采用的工具。那么,如何利用声音在实验室环境中使物体漂浮或悬浮?答案在于以正确的方式组合力即可产生提升力。 当声音振动通过空气等介质传播时,所产生的压缩是可测且真实的。通过组合声泳力、重力和阻力等压力,不仅足以提升液体药物之类的材料,而且还可以根据操作员的需要对药物进行定位、旋转和移动。 声学悬浮器的换能器之间的波所产生的压力袋会在粒子尺度上产生较大的提升力。 结晶之前旋转药滴 通过使液滴保持稳定旋转,在药物保持液态和无定形状态下,研究人员能够使其进行化学反应。这是创造一个安全、稳定的环境使药物正确合成的关键所在。 声学悬浮装置的几何建模 声学悬浮装置中的每种材料和尺寸都会影响该设备,包括是否按照最终设计进行正常工作,以及是否能根据使用它的科学家的需求进行精细调整。 该设备的几何形状包括两个小型压电传感器,它们像喇叭一样竖立在产生药物的工作区域的上方和下方,如下图所示。 声学悬浮器的波型由位于平坦相对的换能器上的高斯形状泡沫控制。 设计中最重要的部分可能是由聚苯乙烯制成,并覆盖每个换能器端部的高斯形状的泡沫,这种泡沫可以消除所需范围之外的声波,能作为滤波器来维持均匀、明确的驻波。 Argonne的团队耦合使用了COMSOL Multiphysics® 中的“声学模块”、“ CFD模块”和“粒子追踪模块”对声学悬浮器进行了建模。通过仿真,他们能够缩小声场的形状和浮动液滴的位置。 上图仿真结果显示,在T = 0.75秒时,颗粒形成了液滴。左侧显示了仿真中预期的粒子分布,右侧显示了液滴的实际分布的照片。 使用声学悬浮装置生产更安全、更精确的药物 声悬浮技术的发展以及能控制越来越精细的化学反应的能力,使药物科学界的成员扩展了其研究领域,未来也许会发现更多能够挽救生命的新药。 扩展阅读 了解有关通过声悬浮技术实现飘浮更多信息。


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