1. Новий інтерфейс Magnetostriction (Магнітострикція)
2. Фізичні інтерфейси Piezoresistivity (п'єзорезистивного ефект) замінені на мультіфізіческіе зв'язку
3. Гармонійне обурення для запропонованої швидкості і прискорення
4. Моделювання адгезії і декогезіі
5. Елементи сірендіпова типу
6. Нові методи введення даних теплового розширення
7. Теплове розширення для Обмежень
8. Domain Terminal (Об'ємний Термінал)

Користувачі модуля MEMS в COMSOL Multiphysics® версії 5.2a отримають можливість використовувати оновлені інтерфейси п'єзорезистивного ефекту, новий інтерфейс Magnetostriction (Магнітострикція) для моделювання датчиків і приводів, можливість моделювати процеси адгезії і декогезіі і багато іншого. Більш докладний опис оновлень модуля MEMS представлено нижче.

Новий інтерфейс Magnetostriction (Магнітострикція)

Доданий новий інтерфейс - Magnetostriction (Магнітострикція). Ця функція дозволяє моделювати широкий спектр датчиків і приводів, заснованих на явищі магнітострикції. Один з ефектів магнитострикции, ефект Джоуля, полягає в зміні лінійних розмірів об'єкта при зміні намагніченості матеріалу. Цей ефект використовується в перетворювачах в різних системах: в Ехолокатори, акустичних пристроях, в системах активного управління вібраціями, позиціонуванням і в системах подачі палива. Зворотний ефект полягає в зміні намагніченості при механічному напрузі матеріалу. Він носить назву ефекту Виллари і застосовується в датчиках.

Розміщений у Бібліотеці додатків приклад нелінійного магнитострикционного перетворювача, що використовує нелінійну ізотропну модель матеріалу.

Розміщений у Бібліотеці додатків приклад нелінійного магнитострикционного перетворювача, що використовує нелінійну ізотропну модель матеріалу.

При додаванні до моделі інтерфейсу Magnetostriction (Магнітострикція) створюється інтерфейс Solid Mechanics (Механіка твердого тіла), інтерфейс Magnetic Fields (Магнітні поля) і мультіфізіческая зв'язок Magnetostriction (Магнітострикція) або набір вузлів. Інтерфейс Solid Mechanics (Механіка твердого тіла) доповнено новою моделлю матеріалів - Magnetostrictive Material (Магнітострикційний матеріал) з трьома різними формулюваннями - Linear (Лінійний), Nonlinear isotropic (Нелінійний ізотропний) і Nonlinear cubic crystal (Нелінійний кубічний кристал). В інтерфейс Magnetic Fields (Магнітні поля) додана нова функція - Ampère's law, Magnetostrictive (Закон Ампера, магнітострикційний матеріал), яка використовується при моделюванні магнитострикционного матеріалу).

ПРИМІТКА. Для моделювання магнитострикционного поведінки необхідний модуль AC / DC і один з трьох наступних модулів: Механіка конструкцій, MEMS або Акустика.

Шлях до прикладу, в якому використовується новий інтерфейс Magnetostriction (Магнітострикція) з моделлю матеріалу Nonlinear isotropic (Нелінійний ізотропний), в Бібліотеці додатків:

Structural_Mechanics_Module / Magnetostrictive_Devices / nonlinear_magnetostriction

Фізичні інтерфейси Piezoresistivity (п'єзорезистивного ефект) замінені на мультіфізіческіе зв'язку

Три окремих інтерфейсу для п'єзорезистивного ефекту - Piezoresistivity, Domain Currents (п'єзорезистивного ефект, Токи області), Piezoresistivity, Boundary Currents (п'єзорезистивного ефект, Граничні струми), Piezoresistivity, Shell (п'єзорезистивного ефект, Оболонка) - були перетворені на відповідні мультіфізіческіе вузли (Multiphysics) . Деревоподібне меню "Select Physics" (Вибір фізичних явищ) Майстри створення моделей виглядає так само, як і раніше; три мультіфізіческіе зв'язку під тими ж іменами залишилися на своїх місцях в Structural Mechanics> Piezoresistivity (Механіка конструкцій> п'єзорезистивного ефект).

Нові мультіфізіческіе зв'язку забезпечують можливість включення / вимикання складових інтерфейсів фізики і / або зв'язків між фізичними явищами. Оскільки п'єзорезистивного ефект являє собою односторонню зв'язок (від механічної напруги до електричної провідності), в вузол Electric Currents (Електричні струми) для кожного випадку за замовчуванням був доданий подузел Piezoresistive Material (п'єзорезистивного матеріал).

Три мультіфізіческіх інтерфейсу п'єзорезистивного ефекту в розділі Structural Mechanics> Piezoresistivity (Механіка конструкцій> п'єзорезистивного ефект) у вікні вибору фізичних явищ.

Три мультіфізіческіх інтерфейсу п'єзорезистивного ефекту в розділі Structural Mechanics> Piezoresistivity (Механіка конструкцій> п'єзорезистивного ефект) у вікні вибору фізичних явищ.

Гармонійне обурення для запропонованої швидкості і прискорення

Функції Prescribed Velocity (Запропонована швидкість) і Prescribed Acceleration (Необхідна прискорення) були доповнені Підвузли Harmonic Perturbation (Гармонійне обурення). Завдяки йому ці граничні умови можна використовувати в якості фіксованих обмежень на стаціонарному етапі дослідження і для подальшого формування гармонійного коливання в подальшому дослідженні в частотної області з попереднім напруженням. Ця нова функціональність доступна в інтерфейсі Solid Mechanics (Механіка твердого тіла).

Моделювання адгезії і декогезіі

За допомогою нового підвузли Adhesion (Адгезія) вузла Contact (Контакт) ви можете аналізувати різні виробничі процеси, які передбачають склеювання і розшарування. Контактують поверхні пристане один до одного, якщо буде виконано певний критерій. В якості критерію можуть виступати контактний тиск, величина зазору між поверхнями або довільне призначене для користувача вираз. Останнє може бути засноване, наприклад, на значенні температури, отриманому в результаті дослідження теплопередачі. Ви також можете задати характеристики пружності для віртуального адгезивного шару.

Дві поверхні, з'єднані за допомогою адгезії, можуть бути також розділені, якщо буде поставлено закон декогезіі. Це можна зробити у вікні налаштувань нового підвузли Adhesion (Адгезія) за допомогою інструменту Decohesion (Декогезія). В даний подузел включені три різних закону декогезіі: Linear (Лінійний), Polynomial (Поліноміальний) і Multilinear (мультилинейной). Закони декогезіі дозволяють моделювати декогезію в змішаному режимі з незалежними характеристиками для нормальних і тангенціальних напрямків. Дана методика відома під назвою зонної моделі когезии (CZM).

Шлях в Бібліотеці додатків наприклад, демонструє моделювання декогезіі: Structural_Mechanics_Module / Contact_and_Friction / cohesive_zone_debonding

Декогезія шару в навчальній моделі Mixed-Mode Debonding of a Laminated Composite (Поділ в змішаному режимі шаруватого композиційного матеріалу), розміщеної в Бібліотеці додатків.

Декогезія шару в навчальній моделі Mixed-Mode Debonding of a Laminated Composite (Поділ в змішаному режимі шаруватого композиційного матеріалу), розміщеної в Бібліотеці додатків.

Елементи сірендіпова типу

На додаток до елементів Лагранжа в інтерфейси Solid Mechanics (Механіка твердого тіла) і Membrane (Мембрана) були додані елементи так званого сірендіпова типу. При роботі з моделями з переважанням гексаедральних елементів використання елементів сірендіпова типу забезпечить значне поліпшення продуктивності: моделювання буде виконуватися швидше і потребують менший обсяг пам'яті. Подібні елементи використовуються за замовчуванням при додаванні нових інтерфейсів фізики.

Розташування вузлів в квадратичном елементі сірендіпова типу (зліва) і елементі Лагранжа (праворуч).

Розташування вузлів в квадратичном елементі сірендіпова типу (зліва) і елементі Лагранжа (праворуч).

Нові методи введення даних теплового розширення

Тепер для введення даних теплового розширення матеріалу існує три різні способи:

Secant coefficient of thermal expansion (посічених коефіцієнт теплового розширення). Це буде використовуватися під метод, який в попередніх версіях був єдиним. Tangent ( "thermodynamic") coefficient of thermal expansion (Дотичний (термодинамічний) коефіцієнт теплового розширення). Явна завдання залежно компонента Thermal strain (Теплова деформація) від температури.

Вибравши відповідний вам варіант, ви зможете без перетворень використовувати різні типи даних вимірювань. Нові опції присутні в інтерфейсах Solid Mechanics (Механіка твердого тіла), Membrane (Мембрана) і Truss (Ферма).

Січний і дотичний коефіцієнти теплового розширення золота, кімнатна температура при цьому використовується в якості опорної температури, при якій відсутня деформація.

Січний і дотичний коефіцієнти теплового розширення золота, кімнатна температура при цьому використовується в якості опорної температури, при якій відсутня деформація.

Теплове розширення для Обмежень

Тепер ви зможете доповнити обмежують умови, такі як Fixed Constraint (Фіксована обмеження) і Prescribed Displacement (встановлене зміщення), Підвузли Thermal Expansion (Розширення). Це дозволяє зняти викликані обмеженнями напруги, коли температура навколишнього конструкції, ідеалізованої обмеженнями, які не підтримується постійною. Аналогічно подузел Thermal Expansion (Розширення) був доданий в вузли Rigid Connector (Жорсткий з'єднувач) і Attachment (З'єднання), щоб додати теплове розширення до цих об'єктів, зазвичай є жорсткими.

При використанні даного інструменту ви вказуєте коефіцієнт теплового розширення і розподіл температури в немоделіруемом просторі, що оточує конструкцію. Теплові деформації, викликані даними факторами, додаються в модель для отримання поля зсуву, яке додається до обмеження.

Вплив додавання теплового розширення до фіксованого обмеження.

Domain Terminal (Об'ємний Термінал)

Тепер ви можете використовувати функцію Terminal (Термінал) на рівні області в інтерфейсах Electric Currents (Електричні струми) і Electrostatics (Електростатика). Це виявиться корисним при моделюванні електродів складної форми, яке інакше вимагало б включення вибірки великої кількості кордонів при використанні електричного контакту на рівні кордонів. Невідомі для електричного потенціалу всередині вибірки області контакту не обчислюються, а замінюються змінними. Це буде корисним при моделюванні електродів, що володіють кінцевої товщиною, яка враховується в геометричній структурі.

Модель настроюється конденсатора (Capacitor Tunable) в Бібліотеці додатків модуля AC / DC була оновлена для використання об'ємного інтервалу, скоротивши тим самим вибір більш ніж 50 кордонів до єдиної області.

Модель настроюється конденсатора (Capacitor Tunable) в Бібліотеці додатків модуля AC / DC була оновлена ​​для використання об'ємного інтервалу, скоротивши тим самим вибір більш ніж 50 кордонів до єдиної області.