假设对一块金属（如一块薄板施）施加一定程度的机械载荷，金属将发生变形并呈现出一种与原始未变形构型不同的新形状。接下来，假设我们想将这个变形的形状作为一个新几何结构的一部分，然后在新复合域内求解其他物理场问题。今天，我们将为您演示如何将一个变形的对象作为几何序列的输入使用。
关于物体的变形
实体对象会通过改变其大小、形状和方向来响应外部载荷。对于传统的线弹性问题，通常会在公式中会忽略变形。因此，平衡方程是建立在原始未变形构型的基础上的。在许多工程问题中，变形非常小，以至于变形的构型和未变形构型几乎没有明显的差别。因此忽略几何的变化是合理的，同时还能降低线性问题的求解难度。
另一方面，对于像金属成型这类变形较大的问题，平衡方程必须包含几何变化带来的影响。通过在平衡方程中添加几何变化带来的影响，会引入一个线性问题，通常称为几何非线性几何非线性。
金属薄板成型过程中模型几何结构的变形可能非常大。
当在结构分析中引入几何非线性时，COMSOL Multiphysics® 会自动分割材料 坐标系和空间 坐标系。材料坐标系对应于未变形的构型，而空间坐标系对应变形构型。借助软件的这一功能，我们可以基于变形构型创建新的几何结构，这一过程被称为为变形的构型重新划分网格。我们还可以将该几何结构看作新几何序列的一部分，并对其进行穿孔、从边界对象中去除，以及直接添加其他几何对象等操作。最后，在复合域内求解新的物理场。新物理场可被用于同一个 COMSOL Multiphysics 模型的不同组件 或不同模型 中。这是我们要处理的第一种情况。
如果我们没有在结构分析中引入几何非线性，软件将无法分拆分材料坐标系和空间坐标系。这是否可以理解为：如果我们不想在平衡方程中包含几何非线性的影响，那就无法对变形的构型重新划分网格了吗？答案是否定的。我们可以拆分这两个坐标系，并在平衡方程中施加线性应变。这是我们要处理的第二种情况。
对于三维问题来说，还有另外一种选择。表面图可以导出为 STL 形式的文件，它们可以被导入并用于实体建模。在这个过程中，无需对材料和空间坐标系进行拆分。这是今天的博客中我们要处理的第三个，也是最后一种情况。
请注意，为变形构型重新划分网格 意味着仅能获取从结构分析中计算出的变形。当我们在后续分析中使用该变形几何时，并未考虑残余应力。如果第二项分析是其他类型的结构分析，请记住，重新剖分变形网格正被当作无应力配置用于后续研究。
几何非线性和为变形构型重新划分网格
要考虑有限变形在结构分析中的影响，必须勾选研究步骤设置窗口中的包含几何非线性 复选框。在某些情况中，COMSOL Multiphysics 会自动启用几何非线性，例如当使用了超弹性或其他非线性弹性材料及大变形塑性/黏弹性材料，或添加任何接触边界条件时。
完成结构分析后，我们通过为变形构型重新划分网格 命令来获取变形。这一操作是在模型开发器的网格划分栏中完成的。最后，变形网格可作为几何对象被导出和导入。
我们将在下文中对上述步骤进行演示。
计算变形
现在，让我们来看一个示例：弹塑性管的压紧过程案例模型。由于该案例涉及较大的变形，因此结构分析中需包含几何非线性，如下图所示。由于该模型具有对称性，因此只需考虑几何结构的四分之一。
初始未变形几何结构（轮廓线）和变形后的几何结构。
为变形构型重新划分网格
接下来，我们将为变形构型重新划分网格。这可以通过右键点击数据集（该案例中的研究1/解1）并勾选为变形构型重新划分网格 来完成该操作。此外，我们还可以在数据集突出显示的时候点击结果 > 为变形构型重新划分网格 完成上述操作。
无论哪种情况，网格序列都会添加一个新网格并打开变形配置 设置窗口。接下来，点击更新。请注意，我们必须为参数化或瞬态问题选择一个参数值或时间步长。
参数化数据集中的每个参数都有自己的变形配置。
最后，我们可以在网格 > 变形配置 下创建新网格。
通过为变形构型重新划分网格创建一个新的网格划分序列。
在新几何序列中使用变形构型
另一种方法就是在相同模型文件中重新使用变形构型。为了实现这一目标，我们在新组件的几何 节点中添加另一个组件并导入变形网格，如下图所示。
组件变形的网格可被导入到另一组件的几何序列中。
现在，我们可以在几何序列中添加更多项。让我们从弯管中将其裁剪出来。当我们借助钢性压头挤压管道时，可能并没有真正使用它，因此可将它去除。结果如下图所示，我们可在第二个组件中添加一个新物理场。
从结构分析中获取的变形对象可作为新几何序列的一部分。
如需在不同模型文件中使用变形构型，首先要将其导出到单独的文件中。
强制线性应变
如果没有勾选包含几何非线性 复选框，那么空间坐标系与材料坐标系相同。在这种情况下，我们不能重新划分变形网格。如果已经勾选该复选框，COMSOL Multiphysics 的应变张量中将会包含非线性项。如果遇到无穷小应变问题，而又不想在平衡方程中包含计算量大且不必要的非线性应变，我们该如何处理呢？整可以通过勾选研究步骤中的包含几何非线性 复选框，并通过勾选材料模型中的强制线性应变 复选框忽略非线性应变项。
拆分材料坐标系和空间坐标系，仅保留平衡方程中的线性应变。
重新划分变形网格的流程与上一章节相同。
STL 文件和三维几何模型
上述涉及到几何非线性及重新剖分变形网格的方法可用于二维及三维问题。在三维情况下，借助 STL文件，还存在一个额外选项。任何三维表面图都可以以 STL 文件的形式被导入。随后，我们可将该文件导入另一组件或模型文件的几何序列中。通过导出前在表面图中添加一个变形 节点，我们可以得到变形几何。通过输入变形分量的任意有效数学表达式，我们可以对原始几何任意变换。
将含变形的表面图导出为 STL 格式的文件
在三维表面图中添加变形并以 STL 格式导出表面图。
我们可以在如上图所示的变形 设置窗口中编辑位移的 X 分量、Y 分量及 Z 分量，以便引入位移的各向异性或非均匀缩放。事实上，我们并不需要上述物理量来实现结构位移。通过输入变形分量的任意有效数学表达式，我们可以对原始几何进行任意变换。
将 STL 文件作为实体对象导入
如果需要在新文件或组件中使用变形几何，则可以将上述步骤生成的 STL 文件导入几何序列，如下图所示。
将 STL 文件导入几何序列。
结束语
借助 COMSOL Multiphysics，我们可以实现不同物理效应的无缝耦合。如果您需要将结构分析与同一域内的其他物理场进行耦合，COMSOL Multiphysics 的内置工具可以帮您实现。移动网格 和变形几何 接口经常与物理场接口配合使用，用于求解存在演化现象的域中的问题。
如果您想将从结构分析获得的变形构型用作新几何序列的一部分，同时在变形中添加新对象或在布尔运算中包含该变形构型，就可以使用本文中提到的方法。
如有任何问题，请随时联系我们。
评论 (29)
王 巍
2019-12-06Hi, In comsol software, after re-meshing the deformed mesh, there is no residual stress in the deformed geometry. How can we inherit the previous deformation and stress? Thank you very much.
铭 胡
2019-12-06 COMSOL 员工王巍，
你好，感谢你的评论！
当你使用辅助扫描的时候，数据是自动继承的。如果你想在不同的组件中继承数据，那么你可以使用组件耦合算子！
光智 任
2024-10-17在使用广义拉伸去进行不同组件继承时，只继承了下来了组件1的位移变化，没有得到相同的应力变化，学习案例曲轴子模型也没有很好的方法。另外组件1有重力这一体积力，在组件2中的固体力学也必须勾选上么？仅仅是添加一个重力就可以么？光使用指定位移没有办法很好的得到解的继承啊
Ying (Grace) Xu
2020-05-07Thank you for your comment.
For questions related to your modeling, please contact our support team.
Online support center: https://www.comsol.com/support
Email: support@comsol.com
远凯 赵
2020-04-11请问建立的模型几何为一个二维的长方形，其厚度会发生变化，要在哪里找到移动边界的设置。
Ying (Grace) Xu
2020-04-26赵远凯，
你好，感谢你的评论！
在COMSOL中，我们有两种方式设置结构变形，分别是“动网格”与“变形几何”。每一种方式都有两种方法实现，一种是在模型中添加“动网格(ale)”接口或者“变形几何(dg)”接口，另一种方法是在模型树的“定义”节点下添加“动网格”或者“变形几何”特征。案例“电化学抛光(ID: 979)”演示了在模型中添加“变形几何”接口，案例“流固耦合(361)”演示了在定义节点下添加“动网格”特征，供您参考。
成林 李
2021-05-25您好，请问在进行薄壳拉伸回弹的仿真中，实际的过程就是先将薄壳拉伸，然后固定最外边界，然后看其在重力的作用下的垂度。那么在新的组件中导入变形后的几何图形，想保留第一步计算的应力分步，且同时将变形后的几何图形固定住并添加重力，该怎么做呢？谢谢
Lei Cao
2021-05-25 COMSOL 员工李成林, 您好！
感谢您的评论。
您所提到的问题可以通过几种方式实现，并不一定需要将变形后的几何导出再导入。如使用多步骤研究分别设置不同工况，同一研究中的结果自动继承。或通过两个组件间进行结果的调用，使用线弹性材料下的外部应力应变等功能。或如文中所说导出几何，并导出应力分布，之后在新模型中进行导入等。
如果有进一步问题，建议您联系COMSOL的技术支持团队：
在线支持中心：www.denkrieger.com/support
Email: support@comsol.com
谢谢！
蜀黔 何
2023-03-28您好，请问导出几何，并导出应力分布之后，怎样重新导入新模型中的几何呢。新模型的几何是在原模型变形后增加结构之后形成的
lu wang
2022-12-05请问：
1 物体一端加载电压一端接地，受焦耳热后会发生较大的形变，从而改变阻值。如何利用形变网格实现对物体形变后的阻值计算，同时实现阻值变化后的发热及形变情况？
2 在添加Remesh Deformed Configuration后，应变量solid.evol显示NaN，为什么？
Wang Lele
2022-12-16 COMSOL 员工您将电学接口和固体力学接口进行耦合并勾选“几何非线性”，便可以计算阻值。而不需要使用“变形网格”功能。您的问题2是由于问题1导致的。
昭廷 刘
2023-01-09您好，文章中写道：“如果第二项分析是其他类型的结构分析，请记住，重新剖分变形网格正被当作无应力配置用于后续研究。”那么，如果第二项分析需要考虑应力，又应该如何处理呢？十分感谢。
Hao Li
2023-01-10 COMSOL 员工您好，文中提到的”无应力”指的是”重新剖分变形网格”仅将变形后的几何导出。如果需要继承第一项的应力信息可以使用”拉伸”算子，”拉伸”算子的相关介绍您可以参考博客，”使用线性拉伸算子访问非局部变量”， //www.denkrieger.com/blogs/accessing-non-local-variables-with-linear-extrusion-operators/ ，”第 2 部分：用广义拉伸算子映射变量”， //www.denkrieger.com/blogs/part-2-mapping-variables-with-general-extrusion-operators/ 。
mai Kirie
2023-01-15您好，我想继李成林的提问作进一步的提问：请问我具体应该如何实现在同一个研究中使用不同的步骤来赋予不同的工况呢，是通过步骤中的【修改研究步骤中的模型配置】吗？或者，有没有什么好的案例或者博客可以提供参考？谢谢您
Hao Li
2023-01-16 COMSOL 员工您好，感谢您的评论。
您可以右键研究，选择”研究步骤”中需要添加的研究类型，在该研究步骤设置的”物理场和变量选择”勾选该工况对应的物理场，或者可以勾选该选项下的”修改研究步骤的模型配置”设置物理场或边界条件，从而完成工况的定义。
如果有进一步问题，建议您联系COMSOL的技术支持团队：
在线支持中心：www.denkrieger.com/support
Email: support@comsol.com
谢谢！
建兵 蔡
2023-03-02您好，比如有一个接触式的电容压力传感器（膜-空气-基底），想要准确计算电容值，需要将固体力学和静电场分开计算。我有两个问题：1.在固体力学中需要把空气域画出来嘛？因为完全接触的话会把空气域的网格压成一条线。如果不需要，那么在后面的静电场中需要把空气域补上嘛？2.计算出变形后，再用变形的几何计算静电场，这里可以直接用参数扫描嘛？还是要一个压力一个压力手动操作。谢谢！
Qihang Lin
2023-03-07 COMSOL 员工1、固体力学不需要计算空气域，静电场需要计算空气域。2、由于是需要反复导出变形构型并应用在其他接口中，需要使用手动操作。如数据非常多，可以考虑使用APP开发器进行代码控制操作。
孟杰 刘
2023-03-17您好，我想请问一下，在液流电池中，采用固体力学模块考虑电极的非均匀压缩之后，如何将变形后的几何与二次电流分布、稀物质传递、自由与多孔介质流动模块进行耦合？
我将变形后的几何导出，并重新导入新的组件，发现在新组件中无法对几何进行修改，总是显示“几何分解错误”或者是“自相交曲线”，请问是为什么呢？
yongchao wang
2023-03-30 COMSOL 员工对于结构受力变形后，电化学及物质传递等现象的仿真可以在一个组件中完成，一般需要在研究中设定多个研究步骤，第一个研究步骤用“稳态”只计算“固体力学”并在其设置界面勾选“包含几何非线性”，第二个步骤就可以用“稳态”或“瞬态”计算其他物理场了，相应的计算步骤的设置窗口均需要勾选“包含几何非线性”。这样不需要在组件之间进行几何导入导出，防止出现一些几何问题。
鹏宇 佘
2023-04-27你好，我想请问下自行设计的微裂纹结构长方体金属导体受固体力学作用引起形变进而引起阻值的变化，如何利用这种变形网格实现对物体形变后的阻值计算。
Alex Zhang
2023-05-17 COMSOL 员工对于变形较大的场景，可以在固体力学接口中计算出的变形后的几何作为电阻计算的几何输入，可参考本博客和相关案例中的方法。
叶金 韦
2024-03-20你好，我想分析静水压力下的声固耦合模型的声学特性（比如水下吸声等），目前采用上文的方法需要两个组件才能实现，请问这种情况可以在同一个几何模型中实现吗？如果可以的话有具体的步骤或者案例吗？
Yuqing Ge
2024-03-22 COMSOL 员工静水压力下的声-固耦合，如果不考虑结构在静水压力下变形导致的空间拓扑变化，其实只需要使用“频域，预应力”这种分析类型即可。可参考//www.denkrieger.com/model/axisymmetric-condenser-microphone-12377
思圆 范
2024-07-11在做预张力薄膜受液体压力作用的仿真时，想要实现第一步把薄膜拉伸开，再用拉伸后的结果建立新的模型，加压力。请问为什么在上一步的结果数据中建立出的变形构型仍然是没有拉伸时的状态呢？并且第一步求解时已经打开了几何非线性。
Hao Li
2024-07-15 COMSOL 员工需要在当前研究步中勾选几何非线性才能将上一步的几何变形的空间数据继承到本次研究中。
思圆 范
2024-07-18您好，我发现comsol计算平面拉伸问题的时候打开几何非线性后的应力应变结果相比不打开时偏大，但使用其他有限元软件计算同样的问题时都是相比不开几何非线性时偏小，请问这是什么原因呢？
Yuqing Ge
2024-08-02 COMSOL 员工很多时候几何非线性是会产生应力刚化的效果，但是也跟具体的载荷工况相关，需要结合具体的模型来看。您可以参考博客：//www.denkrieger.com/blogs/what-is-geometric-nonlinearity
东臣 李
2024-08-29您好，我是Comsol用户，请问我需要学习哪些案例，是否可以基于动网格或固体变形接口实现以下准静态弹性力学模拟？首先，构建几何，几何中有个三维立方体，内部有个很小的空心椭球会发生膨胀（施加固定压强△p），椭球三轴长a,b,c需要设置一系列变化参数（辅助扫描是否可以实现？），椭球的位置x,y,z也需要变化，给立方体四周和下表面固定边界，上表面是真实地形数据设置为自由边界，然后基于弹性力学方程，计算上（正演）表面的形变，最终得到一系列正演结果。本来想着学习deal II自适应网格技术，实现这个过程，现在觉得基于Comsol技术，应该能帮助我实现这个模拟。
屹磊 金
2024-08-29 COMSOL 员工根据您描述的场景，无需使用动网格，固体力学接口本身就具备模拟材料变形的能力。椭球的位置和尺寸参数可以使用参数化扫描（几何与网格参数不能使用辅助扫描）进行更改。关于力学仿真建模您可以观看我们官网的结构力学仿真课程：//www.denkrieger.com/video-training/structural-mechanics-cn-prt1