Comsol仿真

固体传热求解温度
电流求解电势
膜、固体力学求解位移

1.全局定义中设置各种参数变量

2. 函数模块

• 解析函数
  周期性拓展 设置单周期的上下限
  单位
  绘图参数 设置t轴数据

3. 几何模块

先在几何中设置全局单位

• 绘制长方体：
  在几何工具栏中单击 长方体，
  设置窗口中，在大小和形状栏 设置宽度、深度、高度
  点击构建选定对象

• 绘制工作平面
  在几何工具栏中单击 工作平面，定位到平面定义栏
  在 z 坐标文本框中键入 平面的高度，单击显示工作平面

1）工作平面绘制正方形
在工作平面工具栏中单击 正方形
在大小栏中设置边长
在位置栏中设置在平面的xw和yw的位置
点击构建选定对象

2）绘制常用的多边形
在工作平面工具栏中单击 多边形
在坐标栏中设置坐标，可以从txt文件中导入坐标
点击构建选定对象

直角化为圆角：
在工作平面工具栏中单击 圆角
选择点 设置半径 构建

在主屏幕工具栏中单击 全部构建。

• 创建几何组合
  在定义工具栏中单击显式
  设置窗口中在标签文本框中输入名称
  输入实体栏中 几何实体层选择边界

• 从二维工作平面创建三维几何
  绘制平面几何图形后拉伸

4. 固体传热模块--求解温度

• 空气传热时， h=5 W/(m^2·K)，代表自然对流

热通量选定所有边界与外界对流
定义边界温度为室温

1）在模型开发器窗口的组件 1 (comp1) 节点下，右键单击固体传热 (ht) 并选择薄结构 > 薄层。
2）在薄层的边界选择栏，从选择列表中选择电路
3）定位到层模型栏。从层模型列表中选择热薄近似
4）在物理场工具栏中单击 边界，然后选择热通量，选择边界，
单击对流热通量，输入传热系数h和外部温度Text

5. 电流模块

1）多层壳中的电流
在设置的边界选择窗口中选择电路

• 设置导电壳
  在多层壳中的电流的设置窗口中，定位到边界选择栏
  在导电壳的设置窗口中，定位到本构关系 D-E栏，从 柯西r 列表中选择用户定义

• 设置接地、电势、连续性
  在物理场工具栏中单击 边，然后选择接地，选择相应的边
  在物理场工具栏中单击 边，然后选择电势，选择边，在 V0 文本框中键入 “V_in”
  在物理场工具栏中单击 边，然后选择连续性，层选择栏，从源列表中选择银层 (mat2)，从目标列表中选择镍铬合金层 (mat3)。

• 设置设置随温度变化的电阻率
  在电流守恒的设置窗口中，定位到本构关系 Jc-E 栏。
  从传导模型列表中选择线性电阻率，电阻率温度系数设置为0（不随温度变化）

6. 固体力学模块

约束玻璃板：在物理场工具栏中单击 域，然后选择刚体运动抑制，选择域1

7. 材料添加

1）材料库中添加材料
在主屏幕工具栏中，单击 添加材料以打开添加材料窗口。
在模型树中选择内置材料 >Silica glass，单击窗口工具栏中的添加到组件

2）自定义材料
右键单击材料并选择层 > 单层材料
在标签文本框中键入 相应的材料名称，
几何实体选择栏中选择电路，方向和位置的栏的位置选择边界下侧
在材料属性明细栏。在表中输入材料相应属性

• 设置随温度变化的电阻率

8. 多物理层设置

1）在膜接口中使用多层线弹性材料，从而可以使用多层热膨胀多物理场耦合来建模热效应
在膜的设置的边界选择窗口中选择电路
在物理场工具栏中单击边界，然后选择多层线弹性材料。
在多层线弹性材料的设置的边界选择窗口中选择电路

单击 多物理场耦合，然后选择边界 > 多层热膨胀

2）中单击 多物理场耦合，然后选择边界 > 电磁热，多层壳。

添加固体 - 壳连接耦合特征，将固体力学和膜连接起来
在物理场工具栏中单击 多物理场耦合，然后选择全局 > 实体 - 薄结构连接。

9. 网格

一般右键网格全部构建即可

在网格工具栏中单击 边界，然后选择自由三角形网格，选择边界 所有上表面
右键单击网格 1 并选择大小，几何实体选择栏中选择电路
单元大小栏单击定制按钮，选中最大单元大小复选框，设置为2
在网格工具栏中单击 扫掠，右键单击扫掠 1 并选择分布，在分布栏单元数文本框中键入 “3”。
单击 全部构建。

10. 研究

• 提高求解器的性能，将固体力学的自由度的缩放设置为 1e-3
  在研究工具栏中单击 显示默认求解器，展开解 1>因变量 1 节点
  单击位移场u,缩放栏中方法选择手动，输入1e-3
  单击位移场u2，缩放栏中方法选择手动，输入1e-3，单击研究工具两三年中的计算

多个研究：添加物理场时取消勾选研究1求解复选框，添加研究中取消勾选组件一中的物理场

11. 结果

默认绘图显示了全三维几何表面上的变形和温度，以及电路层上的电势和 von Mises 应力

点击相应的应力solid或mbrn节点-表面1-表达式-单位选择MPa--应力工具栏中点击绘制

• 稳态热量产生图绘制
  右键单击结果 > 数据集 > 研究 1/ 解 1 (sol1)并选择复制粘贴
  在结果工具栏中单击属性，然后选择选择
  从几何实体层列表中选择边界,从选择列表中选择电路
  --在结果工具栏中单击 三维绘图组,在标签文本框中键入 “表面损耗”,从数据集列表中选择研究 1/ 解 1 (2) (sol1)
  在表面损耗工具栏中单击 表面,单击表达式栏右上角的替换表达式。从菜单中选择组
  件 1 (comp1)> 多层壳中的电流 > 发热和损耗 >ecis.Qsh - 表面损耗密度，电磁 - W/m²。
  在表面损耗工具栏中单击 绘制，在图形工具栏中单击 场景光按钮、缩放到窗口大小按钮

• 界面应力--表面拉力矢量模的图
  三维绘图组，，在标签文本框中键入 “界面应力”
  从数据集列表中选择研究 1/ 解 1 (2) (sol1)，在界面应力工具栏中单击 表面
  表达式文本框中键入 “sqrt(solid.Tax^2+solid.Tay2)”，单位列表中选择 MPa
  界面应力工具栏中单击 绘制
  结果工具栏中单击 更多数据集，然后选择表面，边界3.

在结果工具栏中单击 二维绘图组，在标签文本框中键入 “底部边界上的位移”。
右键单击底部边界上的位移并选择表面，替换表达式为组件 1 (comp1)> 固体力学 > 位移 >solid.disp - 位移大小 - m，单位改为 “um”，在底部边界上的位移工具栏中单击 绘制

• 定 义 (COMP1)
  在定义工具栏中单击 非局部耦合，然后选择积分，算子名称文本框中键入 “intBelow”。
  源选择栏。从几何实体层列表中选择边界，选择 “边界” 3，到高级栏。从坐标系列表中选择材料(X, Y, Z)。

加载变量，工具栏中点击显示更多选项，选中常规中的变量实用程序复选框，确定

矩阵求逆
在定义工具栏中单击 变量实用程序，然后选择矩阵求逆，名称文本框中键入 “AInv”
输入矩阵栏。从矩阵格式列表中选择对称，表中输入以下矩阵，在研究工具栏中单击 更新解。

在模型开发器窗口的结果 > 底部边界上的位移节点下，单击表面 1。
在表面的设置窗口中，定位到表达式栏。
在表达式文本框中键入 “w-(w_0+w_xX+w_yY)”，点击绘制

• 计算产生的总热量，边界积分
  结果中的更多派生值--积分--表面积分--选择边界3
  表面积分替换表达式为择组件 1 (comp1)> 固体传热 > 边界通量 >ht.q0 - 向内热通量 - W/m²，单击=计算

选择电路积分计算产热，的替换表达式。从菜单中选择组件 1 (comp1)>多层壳中的电流>发热和损耗 >ecis.Qsh - 表面损耗密度，电磁 - W/m²

标题类型设置为无