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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。
如何对半导体器件执行三维仿真分析
在改进半导体器件研发流程和制造技术的过程中，仿真具有巨大的应用潜力。通过仿真分析可以减少设计过程中所需的试验和制造次数。由于必须解决器件的长度尺度问题，以及半导体物理现象的非线性特性，对三维半导体器件进行建模具有一定的挑战性，往往需要进行计算量非常大的仿真工作。
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。
通过组件设计提高光学系统的功率
自适应光学用于提高光学系统的功率，消除光学介质带来的障碍。请看例子并学习如何为自适应光学系统建模。
模拟洗衣机中的振动和噪声
由于洗衣机内的衣物分布不均匀，会产生我们能察觉到的振动和噪声。要优化这类常见家用设备的设计，对运动和声音背后动力学的模拟会是一项非常有价值的工具。
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。
振动悬臂梁的磁阻尼
把一个振动的导电物体放在静态磁场中会发生什么？磁场将在运动的固体中诱发电流，使运动的电荷产生一个作用力。力作用的结果是抵抗结构的运动，从而产生阻尼。 建模实例：振动悬臂梁的阻尼 我们以一个位于磁场中的悬臂梁为例来说明，如下图所示。假设在梁的自由端施加了力学激励，作用是使梁以恒定的频率振动。这个激励很小，因此位移也将很小。我们还将假定材料为线弹性材料，因此可在频域中对此力学问题进行建模。但是，即使位移很小，速度（即位移的时间导数）可能相当大。 从电磁问题的角度分析，我们假设梁的位移很小，也就是说，磁场线不会随着梁的振动而改变。因此，可以在梁处于未扰动位置时计算磁场。考虑一个由梁和载流导线组成的建模域。建模域周围有一个空气盒包围建模空间，假定空气盒被一个良好的电导体截断，也就是说，系统位于一个金属盒内。 现在，尽管梁本身被假定为具有无限小的位移，但它的速度是很重要的，特别是在高振动频率下。一个在静态磁场 \mathbf{B} 中运动的良导体将产生感应电流 \mathbf{J}i，由以下公式计算： {\mathbf{J}{i}} = \sigma\mathbf{v} \times {\mathbf{B}} 其中，\sigma是材料的电导率，\mathbf{v} 是导体的速度。由于磁感应的影响，将有一个额外的源于感应场的电流密度贡献， {\mathbf{J}{j}} = \sigma{\mathbf{E}} 因此，影响导体的总电流为 {\mathbf{J}} = {\mathbf{Ji}} + {\mathbf{J_j}} =\sigma{\mathbf{E}}+ \sigma\mathbf{v} \times {\mathbf{B}} 假设感应场与静态磁场相比相对较小，因而二次感应效应可以忽略。梁中的电流将与载流导线引起的静态磁场相互作用，并对导电梁施加一个局部力（洛伦兹力）： {\mathbf{F = J \times B}} 这个力的作用将与材料运动速度相反，导致振动的阻尼产生。损失的振动能量以欧姆热损失的形式消散： \mathbf{Q} = |\mathbf{J}|^2/ \sigma 系统的建立：振动导电横梁临近一根大直流载流导线。 将磁场、电场与固体力学相耦合 那么，磁场是否为梁提供了明显的阻尼呢？让我们使用 COMSOL Multiphysics 软件及其附加的 AC/DC 模块和结构力学模块来寻找答案。(注意，我们可以用声学模块或 MEMS 模块来代替结构力学模块。) 在我们的建模示例中，假设以下情况为真： 线路中的驱动电流和由此产生的背景磁场在一段时间内保持不变。 梁的结构位移相对很小 相对于背景场而言，由感应电流产生的磁场很小。 该材料具有各向同性和线性特性 在这些假设下，我们可以提出以下问题：由于不同的背景磁场强度，振动的金属梁将承受多少阻尼？ 为了回答这个问题，我们需要将两个磁场 接口和一个固体力学 接口进行耦合。 该模型的建立分为两个步骤。首先，我们使用稳态研究 计算悬臂梁旁边的载流导线引起的静态磁场。第二步，将结构振动和静态磁场的共同作用引起的电流作为外部电流密度，输入到第二个时谐磁场分析中。在这里，使用固体力学 接口和频域 研究，求解悬臂梁的（小）位移所耦合的谐波产生的电流，用于一系列的谐波激励载荷。我们可以通过用户定义的方式定义感应电流和洛伦兹力。这个力矢量可以作为结构问题的主体载荷来施加。此外，磁场的强度可以通过参数化扫描研究来改变。这可以观察到不同磁场强度下磁阻尼对振动梁的影响。 首先，我们可以模拟由于流经导线的电流而产生的磁通量。随着通过电线的电流增加，磁通量的大小也会增加。 由流经导线的恒定电流而产生的磁场。 接着，我们绘制了不同磁场强度下悬臂梁的尖端位移与结构激励频率的关系。如图所示，悬臂梁受强磁场作用有明显的阻尼振动。 不同磁场强度下的尖端位移与激励频率的关系。 模型下载 从 COMSOL 模型库下载文中介绍的振动导电固体的磁阻尼教程模型，了解如何建立这个模型。
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。
建筑中的多物理场仿真
设计新建筑时，建筑师们不仅要考虑它的艺术审美性，还要兼顾结构的牢固性，所以说，建筑师们不能仅仅是艺术家。在现代建筑设计中，人们非常关注环境是否舒适以及能源效率情况。从设计概念的提出到最终定稿，其间要解决一系列的物理问题，21世纪，建筑师们或许可以转向多物理场软件来获得帮助。
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。
通过微波谐振腔探测暗物质轴子
1977 年，人们提出轴子这一类基本粒子是强电荷宇称（CP）这一理论粒子物理学问题的解决方案。之后，人们发现该粒子其实可能是暗物质的一个组成部分。目前许多实验活动正在开展，都希望最终能探测到轴子。本篇博客中，我们将聚焦轴子暗物质实验（ADMX），该实验尝试通过微波谐振腔来达成这一目标。
使用传热模块计算角系数
对在 COMSOL® 中计算角系数感兴趣？有一些用于后处理的算子与用于生成表面与表面方程的算子相对应。阅读博客，了解更多内容。
消费电子产品中的电容触摸屏仿真分析
手机、电子书阅读器、计算机，甚至腕表类的消费电子产品中都用到了触摸屏技术。大量触摸屏中都用到了某种形式的电容传感。让我们来看一下如何使用 COMSOL Multiphysics 的 AC/DC 模块来分析这类电容传感器吧。
借助生物力学模型评估人体对振动的响应
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
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)} = […]
单色器和光谱仪中的射线追踪
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
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
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？
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。
模拟电荷交换室中的束流中和作用
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
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
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。