多体动力学模块更新

COMSOL Multiphysics® 6.2 版本为“多体动力学模块”的用户引入了用于电动机和发电机仿真分析的新功能、为平面关节添加径向约束的选项,以及对无约束结构运行静态分析的新特征。请阅读以下内容,了解这些更新及其他新增功能。

用于旋转机械磁-结构相互作用建模的多物理场接口

新的旋转机械中的磁-刚体相互作用 多物理场接口建立了研究旋转电磁电动机和发电机的结构力学和刚体动力学所需的耦合,通过新的磁力,旋转机械 多物理场耦合将多体动力学 接口与旋转机械,磁 接口相结合,在域层连接了结构力学和电磁物理场,并在刚性或由于麦克斯韦应力而变形的旋转结构上添加载荷。此功能可用于计算气隙力产生的变形和应力在电机定子和转子中的分布情况。(应用示例包括磁轴承和不平衡转子。)您可以在新的永磁电机的磁-结构相互作用教学案例中查看此接口。请注意,此特征需要“AC/DC 模块”。

 
永磁电机动画,显示了转子的磁通密度和位移。

平面关节中的径向约束

针对平面关节,约束 特征新增一个添加径向约束的选项,可以设置约束圆的中心和半径。利用此选项,可以为主体的平面运动添加径向约束,类似于放置一个假想的止动圆,将主体的运动限制在径向。

 
质量分布不均匀的环形盘在倾斜表面上滑动的动画。利用径向约束,无需物理测试,即可对边界壁的影响进行分析。

惯性释放分析

惯性释放分析是一种特殊的静态分析,适用于由外部载荷加速的无约束结构,其中结构的外部载荷和惯性力必须保持动态力平衡。新版本在所有结构力学 接口中添加了新的惯性释放 特征,用于自动设置特殊研究序列,以计算加速度场、相应的惯性力以及产生的应力。

飞机模型,其中以 Prism 颜色表显示机翼的变形情况。
飞机在急拉杆机动飞行过程中机翼的变形情况。

嵌入加强件

在新版本中使用嵌入加强件 多物理场耦合时,可以将线缆 接口中的单元嵌入到柔性固体域中充当加强件。此外,在获得“结构力学模块”许可证的情况下,还可以将桁架 接口中的边单元以及 接口中的表面单元插入到通过多体动力学 接口建模的域中。这一新功能对于钢丝加固的皮带传动等结构建模非常实用,此外,还可用于仿真嵌入单元与周围实体之间的剥离,其中连接可以是完全刚性,也可以是柔性。

COMSOL Multiphysics 用户界面,显示了“模型开发器”,其中突出显示“嵌入加强件”节点,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示缆索滑轮模型。
用于加固缆索滑轮系统的嵌入加强件。

无约束结构的接触仿真

接触问题在建立接触之前通常没有足够的约束,使得刚度矩阵变为奇异矩阵。新版本添加了稳定性 特征来缓解这一内在问题。

管路连接模型的一半,其中以 Rainbow 颜色表显示接触压力。
螺栓管路连接中的接触压力。

有限位移

新版本在固体力学多体动力学多层壳 接口中添加了指定有限位移(即点、边或边界在特定方向上可以移动的最大距离)的功能,这可视为接触分析的简化版本,其中不需要第二个对象来阻止移动。在之前的版本中,此功能仅在桁架 等边类型接口中提供以适用于边或点。

 
限制管径向位移的管对齐导向装置。使用带有 有限选项的 位移约束边界条件,而不是完全接触分析,虽然对齐导向装置(这里由环表示)显示了位移限制,但这并非模型的一部分。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.2 版本的“多体动力学模块”引入了两个新的教学案例。