材料 博客文章
如何在用户定义的材料库中添加材料信息
想在用户自定义的材料库中为材料添加信息吗？阅读这篇博客，了解如何通过 6 个步骤添加信息。
模拟增强复合材料的渗透率
在这里，我们将讨论如何对理想化复合增强材料的渗透常数进行建模。
微晶格结构的吸声设计
通过仿真您可以设计具有吸音特性的微晶格结构，然后通过增材制造打印它们，而不受传统制造限制。
借助仿真实现声呐系统的快速原型设计
借助多物理场仿真技术，诺斯罗普·格鲁曼公司（Northrop Grumman Corporation，NGC）快速完成了声呐系统的创新设计和实现。Lauren Lagua 是 NGC 水下系统部门声呐集成团队成员之一，她在 2020 年北美 COMSOL 用户年会的主题演讲中，讨论了如何使用 COMSOL Multiphysics® 软件在声呐系统开发中进行快速原型设计。文中摘录了她的一些演讲内容，并附加了完整的视频演讲，欢迎浏览。 视频演讲：NGC 如何使用 COMSOL Multiphysics® 进行快速原型设计 NGC 的快速原型设计流程 在 NGC 公司，工程师遵循着快速原型设计的流程，该流程包括四个部分，其中前三个部分经常重复多次： 原型设计 原型制造 测试与设计验证 最终设计的制造 Lauren Lagua表示，在该流程的每一个环节都使用了多物理场仿真技术。 原型设计 在为声呐系统设计换能器（Tonpilz 型压电换能器案例模型）时，工程师会通过测试不同的参数设置，来了解如何最好地实现项目的总体目标。他们可能会尝试测试材料（例如新的压电材料）、几何形状和频率等参数。Lauren 团队使用 COMSOL Multiphysics 的 压力声学、固体力学、静电 和电路 接口，确定了不同的参数变化如何影响其设计。 在测试新材料时，团队经常缺少供应商提供有关材料属性的所有必要信息。因此，他们使用 COMSOL Multiphysics 评估已有信息测试材料属性，并将评估结果与 COMSOL 模型进行比较来估计材料性质。 主题演讲的屏幕截图，显示了换能器设计中使用的材料。 原型制造 NGC 团队在建立好模型并运行之后，会在整个原型制造过程中执行一系列测试，并将其与模拟结果进行比较。有时结果会不匹配，例如模型中可能缺少物理场。有时，Lagua能够在原型中发现制造问题。例如，当将压电材料黏合到背衬基板时，可能会出现气泡或黏合不良等问题。 Lagua 对导致问题的原因进行了假设，并在 COMSOL Multiphysics 中模拟了其假设。通过将模型结果与原始原型的假设进行比较，Lagua 能够快速对制造问题进行故障排除并纠正。 测试和验证 准备好原型后，NGC 团队将对其电气和声学特性进行系统级测试。 电气测试包括阻抗测试和电容测量。 在声学方面，NGC 公司使用了最先进的声学测试设备。该设备是私营企业最大的测试池，直径为 15 米，可容纳约 1500 立方米水，并用红木衬砌，以建造一个理想的宽带声学测试环境（模仿开放水域环境）。声学测试池用于测量声呐换能器中的发射电压响应，远场电压灵敏度和辐射方向图。该设备的测试结果将被反馈回模型中，并进行验证模型，或者在必要时进行调整。 声学测试池。图片由 Northrop Grumman Corporation 提供。 一旦设计通过了快速原型设计流程的前三个阶段，就可以一次又一次地快速迭代它们，直到准备好制造出最终设计版本为止。 微型无人水下飞行器的声呐 在 Lagua 的主题演讲中，她以 NGC 公司的一个项目为例说明了如何借助仿真快速实现声呐系统的原型制造。该项目成功使用 COMSOL […]
如何通过仿真分析材料的硬度值？
一位客座博主讨论了如何使用模拟应用程序和COMSOL编译器™来创建用于研究硬度值、压痕测试数据等的产品。
如何使用 COMSOL Multiphysics® 中的材料库
内置材质库是包含材质及其关联特性的数据库，而附加材质库包含 3800 多种材质的材质特性。
使用 COMSOL Multiphysics® 优化复合材料轮辋设计
复合轮辋比传统的钢和铝轮辋更坚固、更轻。 此外，它们在道路上提供更好的加速、制动和转弯。
主题演讲视频：通过 App 改进流程理解
仿真 App 如何加强公司与其客户之间的关系？Huntsman Advanced Materials 公司的 Florian Klunker 在 COMSOL 用户年会 2018 洛桑站的主题演讲中讨论了将仿真作为一种服务提供给客户。
使用复合材料技术模拟多层材料
来自 Lightness by Design 公司的客座博主 Eric Linvill 分享了对多层材料采用复合材料建模与实体建模的差异。
使用 COMSOL® 软件预测和优化产品性能
在当今市场中，取得成功意味着既要开发出正常运行的可靠产品，又要在合适的时间推出。与许多其他公司一样，Veryst Engineering 发现仿真是一种有效的工具，可以在原型制作或制造之前研究产品内部，确保设计符合规范。
动脉自膨胀式支架的建模与仿真
人工支架是治疗冠心病的一种常用方法。人工支架可以增加流向心脏的血液流动，但也会带来并发症，因为患者心脏周围的动脉具有不规则的解剖结构。自膨胀式支架是人工支架的一种，它能够贴合血管，并随着血管的变化而变化。
如何通过激活材料仿真制造工艺
您需要模拟焊接或增材制造等制造工艺吗？在材料沉积仿真中，您可以利用一项专门的功能来使材料激活或失活。
如何在 COMSOL Multiphysics® 中进行多种材料优化
用铝而不是铜或钢制成的音叉听起来会更好吗？ 在 COMSOL Multiphysics® 中，您可以对多种材料进行优化研究以找出答案。
如何生成随机非均匀材料数据
你知道有一种方法可以将具有由谱密度分布决定的指定统计属性的随机材料数据，用于生成和可视化结果吗？
具有滞后的相变材料的热建模
当一种材料的熔化温度与凝固温度不同时，就会出现滞后现象。我们在此演示了这种材料的热建模。
用上一个解算子追踪材料损伤情况
我们演示了如何使用上一个解算子在模拟中跟踪材料损坏，使用了一个激光加热晶片上薄层的“烤掉”示例。
在 COMSOL Multiphysics 中模拟激光与材料的相互作用
我们经常被问到： COMSOL Multiphysics 能不能模拟激光与材料的相互作用及加热？这个问题的答案取决于要求解的问题，因为不同的仿真方法适用于不同的问题。今天，我们将讨论适用于激光照射材料加热问题的多种仿真方法。
如何获取疲劳模型参数
在模拟疲劳时，需要解决两个主要难题。第一个是选择合适的疲劳模型，第二个是获取选定模型的材料数据。在上一篇文章 “我应该选择哪种疲劳模型？“中，我们对第一个问题进行了讨论，并给出了一些解决方法。今天，我们将讨论第二个问题，并介绍如何获取疲劳模型参数。 使用多种不同的模型预测疲劳 疲劳模型是基于物理场假设的，因此被称为唯象模型。不同条件下的疲劳由不同的微观力学原理控制，因此需要建立很多解析和数值关系来包括所有的疲劳类型，而这些疲劳模型又需要专门的材料参数。 众所周知，疲劳测试很昂贵。因为导致疲劳发生的杂质在材料中是随机分布的，所以必须测试许多样本。当用 S-N 曲线将所有的测试结果可视化时，疲劳寿命的差异就可以清楚的呈现出来。 一个 S-N 曲线。黑色方块代表单个疲劳测试。 通过 S-N 曲线获得模型参数的建议 S-N 曲线，也叫 Wöhler 曲线，是最古老的一种疲劳预测方法，所以很有可能材料的数据已经通过这种形式显示出来了。很多时候，这些数据是针对 50% 的失效风险给出的。如果无法获得材料数据，就需要进行测试。 当完成测试后，需要注意统计方面的问题，即在每个载荷水平上，构建 S-N 曲线时需要选择相同的可靠性。这一点很重要，因为 S-N 曲线是以对数尺度表示的，输入的微小差异都会对输出有很大影响。不同可靠性水平的 S-N 曲线需要彼此分开，因此在实际模拟时，应该选择一个合适的水平。对于非关键性结构，50% 的失效率可能是可以接受的。但是，对于关键结构，应该选择一个明显较低的失效率。 当使用不同来源的疲劳数据时，一定要注意确保测试条件和操作条件相同。 运行考虑平均应力的疲劳测试的建议 疲劳测试的另一个方面是考虑对疲劳寿命有很大影响的平均应力。一般来说，在拉伸平均应力下进行的疲劳测试会比在压缩平均应力下进行的测试寿命短。这种影响也经常用 R 值（载荷周期中最小和最大应力的比率）来表示。因此，疲劳寿命会随着平均应力（或 R 值）的降低而增加。 在疲劳模块中，应力-寿命 模型没有考虑到这种影响。当使用这些模型时，需要选择在与操作条件相同的测试条件下获得的材料数据。 在累积损伤模型中，Palmgren-Miner 线性损伤求和法使用了 S-N 曲线。但是，在这个模型中，用 R 值依赖性来指定 S-N 曲线，并考虑了平均应力效应。 平均应力效应。 如果使用了材料库中的数据，并且疲劳数据是用最大应力指定的，那么可以使用以下公式轻松地将其转换为应力振幅： \sigmaa=\frac{\sigma{\textrm{max}}(1-R)}{2} 其中，\sigmaa 是应力振幅，\sigma{max} 是最大应力，R 是 R 值。 获取 Findley 和 Matake 临界平面模型参数的建议 基于应力的模型似乎相当简单。例如，Findley 和 Matake 模型使用的表达式分别为 \left(\frac{\Delta\tau}{2}+k\sigma{\textrm{n}}\right){\textrm{max}} =f 和 \left(\frac{\Delta\tau}{2}\right){\textrm{max}}+k\sigma{\textrm{n}} =f 它们只取决于两个材料常数：f 和 k。然而，这些材料参数是非标准的材料数据，与材料的耐力极限相关。 请注意，两个模型的实际值 f 和 k 是不同的。获取解析关系有些麻烦，因为基于应力的模型是基于临界平面的方法，需要找到一个平面，使上述关系的等式左边最大。这基本上是通过使用莫尔应力圆将剪切应力和法向应力表示为方向的函数，将导数设为零来实现最大化，并简化所得关系。 这里我们不显示数据处理的不同步骤。对于 Findley 模型，材料参数与标准疲劳数据是通过以下等式关系描述的： \frac{f}{\sigma_U(R)} = […]
