COMSOL稳态和瞬态的机械性能仿真案例教学

COMSOL稳态和瞬态的机械性能仿真案例教学

新建

1. 新建→模型向导→三维

2. 选择物理场：固体力学，增加→研究

3. 选择研究：预置研究稳态/特征频率，完成

建模

4. 导入相应的二维或三维模型，或者直接在COMSOL里自建几何模型；导入：顶部工具栏：导入，选中几何1→选择单位→导入，最后形成联合体→全部构建；

网格化

5. 网格：“序列类型”默认是“物理场控制网格”；

6. 可改为“用户控制网格”，网格1 →尺寸，可以看到不同细化程度（软件默认）对应的“单元尺寸参数”，可手动修改网格尺寸；

材料参数

7. 顶部工具栏：增加材料；

8. 可在右侧框内搜索要添加的材料，然后“增加到选择”；或者添加空材料，去选择一个域，然后材料属性目录下会出现做该仿真必要的参数，输入参数即可；这里主要是密度，泊松比，杨氏模量；

载荷

9. 固体力学，右键，“固定约束”，选择“边界”；（研究稳态时，添加边界载荷，具体和下面的瞬态计算类似，不做赘述）；

研究：结果

10. 右键，“计算”；

11. 仿真完成后，结果下面自动出现“振型”，振型→表面，出现仿真结果图；表面→变形，可看到“比例因子”，即仿真结果的放大倍数，改变“比例因子”为1，可以看到真实形变。

12. 点击“振型”，可在“三维绘图组”内，点击“特征频率”，可看到一阶，二阶，三阶……的频率；

瞬态-正弦冲击仿真

13. 顶部工具栏：增加研究；

14. 右侧任务栏：预置研究→瞬态；

15. 研究2 →步骤1：研究设定，时间单位：可设置为ms，时间：设置仿真时间范围及步长；

设置正弦脉冲函数

16. 全局定义：右键，“函数”→“分段”；以时间t为变量，设置分段函数各段值；以500g，1ms为目标，第二段为“500*sin(3.14*1e3*(t-0.001))” ；“单位”：参变量t设为“s”，函数设为“1”；

17. 点“绘制”，得到正弦波形曲线；

载荷

18. 固体力学：右键，“体积力”→“体载荷”；

19. 体载荷：载荷类型：单元体积载荷力，Fv=F/V=mg/V=ρVg/V=ρg；在Z轴上加载：impulse(t)*g_const*solid.rho；其中，g_const为重力加速度，solid.rho 为密度；

研究：应力

20. 右键，“计算”；

21. 仿真完成后，结果下面自动出现“应力”；应力→表面，得仿真结果图；通常单位选MPa；

22. 派生值→“体最大值”，选solid.mises 计算；

23. 仿真图下方出现“表格1”，自动将“应力” 和“时间”的对应变化列表出来。

点击“表图”按钮，得到应力曲线；

和“时间”的对应关系；点击“表图”按钮，得到位移曲线；