COMSOL Multiphysics^® 6.3 发布亮点

COMSOL Multiphysics^® 6.3 版本为“结构力学模块”的用户新增了用于模拟薄结构中机电问题的多物理场接口，修订了接触公式，并提供了模拟点焊和紧固件的新工具，以简化操作流程。请阅读以下内容，进一步了解这些更新及其他增强功能。

新增机电多物理场接口

新的机电，壳 和机电，膜 接口简化了受静电力影响的薄结构（如麦克风膜）的变形建模。这些接口自动包含机电，边界 多物理场耦合，以便与壳或膜单元无缝集成；同时，它们使用静电 接口来模拟电场。Brüel & Kjær 4134 电容式麦克风和轴对称电容式麦克风教学案例对这些接口进行了演示。这些接口除了需要“结构力学模块”以外，还需要使用“AC/DC 模块”或“MEMS 模块”。

多物理场耦合：收缩和膨胀

为了模拟由扩散引起的体积变化，新增了一个能够实现固体传递 与固体力学 接口双向连接的收缩和膨胀 多物理场耦合，可用于模拟浓度变化对体积的影响，以及应力对扩散的影响，这对于电池（由于离子传输，其中可能会发生显著的体积变化）等分析非常有用。您可以参考以下教学案例，了解如何使用这一新特征：

• pressure_sensor_hygroscopic_swelling
• hydrogen_diffusion
• preconditioning_of_smds_for_testing

紧固件的简化建模操作

对于由大量紧固元件（如铆钉或螺栓）连接的结构，手动建模每个元件可能会非常耗时。为了解决这个问题，壳 接口新增了紧固件 特征，能够自动检测平行壳边界上的成对圆孔，并将其连接起来。这一过程将综合考虑材料数据、紧固件直径和板厚等属性来确定连接的刚度，用户还可以根据自定义的表达式来计算紧固件的安全系数。您可以参考新的飞机机身的后屈曲分析教学案例，了解如何使用该特征。

点焊

新版本为壳 接口新增了点焊 特征，极大地简化了由大量点焊连接的结构的建模流程。熔核的位置以列表形式给出，支持从文本文件中导入，这一过程与连接的壳边界上的网格无关。此外，还提供了用户可控的刚度。为了更直观地展示每个熔核传递的力和力矩的计算结果，用户还可以选择图形和表格形式进行查看。您可以参考新的双帽梁中的点焊连接教学案例，了解如何使用这一新特征。

内部边界的接触公式

固体力学 接口中新增了内部接触 特征，能够在内部边界上包含摩擦、黏附和剥离等接触条件。通过这一公式，用户不再需要接触对和装配，即可进行几何线性分析。此特征可用于模拟螺栓连接以及由剥离分隔的边界等应用。层压复合材料的混合模式剥离和挤压板的振动教学案例已更新，以演示这一新特征的应用。

黏弹性数据拟合

黏弹性材料的属性一般在频域中测量，并且通常以频率相关的储能模量和损耗模量形式呈现，或通过分数阶导数模型进行近似。在新版本中，黏弹性 特征引入了一项新功能，可以将这些数据通过部分分式拟合转换为时域函数。这意味着用户现在无需关心材料属性的原始形式，就能直接进行黏弹性材料的瞬态仿真分析。您可以参考黏弹性结构阻尼器的特征模态教学案例，了解如何使用这一新功能。

梁和管三维模型的可视化

现在，用户可以使用新的梁 和管 数据集实现梁和管单元的全三维可视化，用于在横截面上显示应力分布和变量。支持以下内置的横截面类型：矩形、圆形、箱形、管形、H 型、T 型、U 型、C 型 和帽型。您可以参考以下教学案例，了解如何使用这一新功能：

• portal_crane
• pratt_truss_bridge
• shell_beam_connection
• channel_beam

膜接口的稳定性

膜的面外刚度由其面内张力控制，因此，在施加外部载荷之前，膜往往在初始无应力配置下表现出数值上的不稳定性。通过膜 接口中新增的稳定性 特征，能够在结构通过诱导载荷获得正确的物理和数值刚度之前，在最初的几次迭代中实现自动稳定。您可以参考以下教学案例，了解如何使用该特征：

• membrane_airbag_inflation
• membrane_airbag_inflation_hyperelastic
• membrane_torsion
• membrane_uniaxial_stretching
• vibrating_membrane

随机颗粒复合材料插件

插件库 的 COMSOL Multiphysics 分支下新增了一个用于生成随机颗粒复合材料几何结构的插件，可用于在长方体内创建球形颗粒，其位置和大小既可以固定，也可以根据不同的概率分布进行随机生成。

复合材料库文件夹

新的内置复合材料 文件夹将复合材料分为三组：纤维成分、基体成分和层片，使得设置常见类型的复合材料铺层模型变得更加便捷。您可以参考以下教学案例，了解如何使用这些新材料：

• composite_cylinder_micromechanics_and_stress_analysis
• composite_multiscale
• composite_wheel_rim
• ply_drop_off_in_a_composite_panel
• layered_shell_structure_connection
• stacking_sequence_optimization
• progressive_delamination_in_a_laminated_shell
• homogenization_of_periodic_microstructures

新的教学案例

COMSOL Multiphysics^® 6.3 版本的“结构力学模块”添加了多个新的教学案例。