通用 博客文章
特殊绘图类型：极坐标、远场和粒子追踪绘图
在最近的后处理系列博客中，我们演示了流体、力学、化工及电气应用中常用的几种绘图类型。在本系列接下来的几篇博客中，我们会介绍一些不太常用的、仅针对特定应用的绘图类型，还将介绍其他一些您可以用于改进图形化显示的工具。本篇博客中，我们将重点介绍极坐标图、远场图和粒子追踪图。
使用完美匹配层和散射边界条件求解电磁波问题
求解波动电磁场问题时，您可能会希望模拟一个包含开放边界的域，即电磁波通过计算域的边界时不会产生任何反射。针对这一问题，COMSOL 提供了几种解决方案。今天，我们将分析如何使用散射边界条件和完美匹配层来截断域，并讨论它们各自的适用范围。
介电泳分离
电泳是一种通过电场来控制电中性粒子的运动的现象。了解如何在直流和交流电场中模拟这种效应。
使用广义拉伸算子建立旋转模型
您可以使用 COMSOL Multiphysics® 中的广义拉伸算子来模拟暴露在载荷下的旋转物体。现实世界中一个常见的例子是旋转加热食品。
非线性弹性材料简介
非线性弹性材料模型的例子:Ramberg-Osgood, Duncan-Chang, Hardin-Drnevich, Power law 等。文中讨论了如何在你的分析中应用非线性弹性材料。
在 COMSOL Multiphysics 中执行弱形式
这篇博客是弱形式系列博客的组成部分，旨在帮助用户在最小的先决条件下理解弱形式。在第一篇博客中，我们学习了弱形式的基本概念。所有方程停留在解析形式。今天我们将使用 COMSOL Multiphysics 仿真软件来从数值上求解上述方程。我们在此强烈建议您打开 COMSOL 软件，随我们一起操作。
后处理技巧 – 流线图
上个月，我们学习了如何使用等值线（以及对应的三维等值面）来显示滑轮应力和扬声器中的声频。在本后处理系列中，我们将继续探讨使用流线图来可视化流体流动。
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)} = […]
平行截面上的最大值
之前的博客文章分享了一种在三维稳态模型中通过平行切面生成动画的后处理技巧。今天，我们将讨论另一个后处理技巧：如何计算并绘制任意变量在多个平行截面上沿轴向坐标的最大值（最小值、平均值或积分）。
如何去除电磁场奇异点？
你有没有遇到过这样的情况：无论将几何拐角处的网格细化到什么程度，所计算的电磁场似乎都不会收敛。
零经验进行 PCB 板电镀仿真
PCB 板是几乎所有电子产品的心脏，它承载着实现其功能的组件和铜线。制造过程中通常包含电镀环节，不同设计的电镀会有差异。这使仿真和优化工程师要不断创建新模型。如果能将其中大部分工作交给设计和制造 PCB 板的设计、工程和技术人员，让他们自己去进行电镀仿真，那又将如何呢？来这里看下如何实现吧。
电磁仿真的自动网格剖分
所有专注于电磁仿真的工程师都曾面临这样一个问题：身边的结构、流体或化工领域的同事只需轻点一下按钮就可以完成模型的网格剖分，您却要为无限元或完美匹配层的网格剖分费尽心力。不过，现在您也可以通过一两下点击来实现自动网格剖分。我将在本篇博客中向您展示如何实现。
后处理技巧 – 等值线和等值面
在之前的后处理系列中，我们介绍了通过切片图显示截面上的结果这一技巧。现在，我们将讨论如何使用等值线和等值面来显示一系列线或面上的量。虽然它们可以用于从传热到声学等的诸多应用中，但在这里，我们将专门介绍如何使用它们来描述主动滑轮中的机械应力，以及扬声器中的声压级。
使用虚拟操作对几何进行简化
当我们在 COMSOL Multiphysics 中进行几何建模时，无论使用 COMSOL 软件的内置 CAD工具还是其他的 CAD 系统，最终得到的几何结构的特征有可能会多于实际需要。在本篇博客文章中，我们将介绍一组名为虚拟操作的特征，可以帮助您便捷又快速地简化任意 CAD 数据，为后续的建模和网格剖分工作提供便利。
弱形式概述
该篇博客将简要介绍弱形式，旨在为没接触过有限元分析和矢算、但对弱形式又有浓厚兴趣的用户提供一些物理及积分方面的基础知识。
罗塞塔号和菲莱号：在彗星表面的历史性着陆
太阳、太阳系和地球是如何形成的、生命又是怎么起源的，我们仍未能找到这类基础科学问题的答案。不过现在，我们可能距问题答案又近了一步，罗塞塔号上所载的菲莱号航空器有望首次实现在彗星表面的成功着陆。我有幸参访了参与此项目的两位科学家，并深入了解了罗塞塔号这次任务将如何帮助我们回答这些问题。
后处理技巧 – 切片图
上个月，我的同事 Ruud 介绍了一些在 COMSOL Multiphysics 仿真结果中利用箭头图的有效方式。在本篇后处理系列博客中，我将继续介绍切片图，它是一种可视化模型不同部分物理行为的简单方法。
在操作中学习：3D 打印走进课堂
这些年来，3D 打印机的体积和成本都大幅下降，也为这项快速发展的技术带来了许多新的用途。作为对这一发展趋势的响应，越来越多的教师开始在课堂中使用 3D 打印设备，让学生们在操作中学习。
后处理技巧 – 箭头图
在最近的一篇博客中，Lexi 向我们解释了如何更好地利用线图、表面图和体图。这里我们将再介绍一下箭头图，以及如何利用它进行后处理。本篇博客将从初学者指导开始，然后通过一个很有意思的工业应用带您“去厨房看看”，该案例中，箭头图设计在帮助一家咨询公司争取咨询业务时起到了关键作用。
后处理技巧 – 表面图、体图和线图
在模型几何中对仿真结果进行可视化绘图，这是揭示器件背后物理现象的绝妙方法，有时这些物理现象会非常神奇。后处理工具就像一门语言，设计人员可以由此更全面地分析和理解他们的设计和工艺。表面图、体图和线图是后处理中最常见的三种绘图类型，可用于多种仿真。
通过平行切面生成动画
动画是呈现和可视化模拟结果的一种有效手段。在 COMSOL Multiphysics 中，对于瞬态或参数化扫描研究类型，可以利用播放器节点简单地生成动画。但是，我们能否在一个三维稳态模型中，将模型解沿着某一方向的变化生成一个动画？答案是：可以。本篇博文中，我们将学习怎样通过三个步骤将平行的切面组合起来生成一个动画。
利用基于方程的建模理解交通拥堵
我们都曾因为堵车而感到无聊和沮丧。通常，交通堵塞的出现或消失都没有明显原因。我们利用气体动力学类比法，同时使用 COMSOL Multiphysics 基于方程的建模功能模拟了交通流，希望能更好地了解为什么会出现交通堵塞。
参数化扫描、特征频率和瞬态问题的合并解
在之前的博客文章中，我们讨论了在 COMSOL Multiphysics 中求解稳态问题的合并解特征。本篇博文，我们将介绍参数化扫描、特征频率、频域和瞬态问题的合并解。此外，我们还将合并解与内置的 with 算子和 at 算子进行了对比。
采用声悬浮技术精准制药
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。