COMSOL 博客

借助生物力学模型评估人体对振动的响应

2014年 12月 31日

根据其大小及频率，振动可能会让人感到不适甚至疼痛。当置身于振动环境中时，我们自然能感受到它的影响。如果能绘制出各个人体部位对它的响应，会不会很有意思呢？现在，您可以通过博客中的多体模型来模拟人体对振动的动态响应。

后处理技巧 – 流线图

2014年 12月 29日

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

2014年 12月 26日

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)} = […]

单色器和光谱仪中的射线追踪

2014年 12月 25日

光谱仪是测量辐射的一些属性的光学设备，这些属性与其频率存在函数关系，而单色仪则用于传输特定频率的辐射。

平行截面上的最大值

2014年 12月 24日

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）。

模拟表面微加工加速度计

2014年 12月 23日

表面微加工是一种用于制造加速度计等 MEMS 器件的工艺。本篇博客中，我们模拟了加速度计中的电场和力，并重点介绍了 COMSOL Multiphysics 5.0 版本中新增的一项几何特征。

如何去除电磁场奇异点？

2014年 12月 18日

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

2014年 12月 17日

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。

模拟电荷交换室中的束流中和作用

2014年 12月 16日

电荷交换电室是指放置在离子束路径上的高密度气体区域。你可以建立一个电荷交换室的模型来分析其中和效率。

拉斯维加斯酒店客人晒伤之谜

2014年 12月 12日

在拉斯维加斯大道周围的建筑群中，Vdara® 酒店以独特的月牙形设计脱颖而出。虽然它极富视觉吸引力，但也因在酒店泳池休息区形成的焦散面而引发了诸多关注。由于这一外形设计，在一年中某些日期的某一时间段，特定位置的客人会被阳光严重晒伤。这里，我们模拟了 Vdara® 酒店中焦散面的成因。

电磁仿真的自动网格剖分

2014年 12月 9日

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。

牛顿望远镜系统中的光线传播建模

2014年 12月 5日

第一架牛顿望远镜于 1668 年问世，被公认为是最早的功能性反射式望远镜。由于其成本低廉、设计简单，这一光学系统逐渐成为代替折射式望远镜的首选，时至今日，这一技术仍被广泛使用。我们可以借助射线光学模块来分析此类望远镜系统中的光线传播。

通过多物理场仿真研究 LED 发光效率

2014年 12月 3日

高亮度发光二极管（LED）彻底变革了照明行业，其中，蓝光 LED 更是引领了一个广泛使用高效 LED 照明的新时代。本年度的诺贝尔物理学奖授予了蓝光 LED 的发明人，这也说明了这项技术的重要性。但由于高亮度 LED 需要由更高的电流驱动，因此它们的效率发生了降低，这就是 LED 光效下降现象。通过多物理场仿真，我们能够研究并理解 LED 发光效率背后的作用机理。

后处理技巧 – 等值线和等值面

2014年 12月 1日

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

2014年 11月 28日

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。