Articles techniques et présentations

压电悬臂梁具有结构轻质、机电耦合特性显著以及传感与作动易于集成等特点，在柔性结构主动振动控制中具有广泛应用。由于压电材料与基体结构之间存在复杂的机电耦合关系，且高阶模态对系统动力学特性的影响难以通过低阶解析模型准确描述，针对压电悬臂梁主动振动控制中的建模与控制器设计问题，采用 COMSOL Multiphysics® 建立压电悬臂梁三维有限元模型。模型在悬臂梁根部布置作动压电片和传感压电片，以梁尖端扰动力和作动压电片驱动电压作为输入，以梁尖端位移和传感压电片输出电压作为输出，从而构建包含结构动力学与压电机电耦合特性的两输入两输出系统模型。在此基础上，利用 COMSOL ... En savoir plus

针对特高压变压器实际短路工况下电磁载荷难以直接获取、绕组与绝缘支撑结构受力关系复杂的问题，建立一种基于故障录波数据的三主柱特高压变压器磁–固单向耦合分析方法。以1000 kV等级单相自耦变压器三主柱主体变为研究对象，将现场故障录波经端口—绕组电流换算及三柱并联分流后，作为三类绕组的时变激励输入。在COMSOL Multiphysics中，采用AC/DC模块的磁场（Magnetic Fields）接口计算三维漏磁场及电磁力，利用均匀化多匝线圈和线圈几何分析实现三主柱绕组建模，并通过结构力学模块的固体力学（Solid Mechanics）接口将洛伦兹力密度传递至绕组结构 ... En savoir plus

悬臂式叶片依靠大变形产生负刚度，是几何反弹簧竖直低频隔振系统的弹性元件。针对预成形幅度大、直接加载难以收敛及安装过程与工作行程耦合的问题，采用COMSOL Multiphysics®建立三维实体模型。结构模型由SolidWorks绘制建立，然后导入，使用固体力学接口和线弹性材料，一端固定，另一端设置刚性连接件，并考虑几何非线性；未使用COMSOL案例库模型、App开发器或LiveLink™ for MATLAB®。求解采用两阶段位移延续。第一阶段以预成形加载参数逐步施加刚性连接件目标位移，使叶片达到安装构型并获得预应力；第二阶段从同一预成形状态出发 ... En savoir plus

高精度检验质量自由悬浮是天琴空间引力波探测的关键环节。锁紧释放机构解除机械约束后，柱塞、释放顶针与带电检验质量之间仍保持微小间隙，结构不对称可能形成非均匀电场并引入附加静电力和力矩。针对复杂局部几何 难以采用解析模型准确描述的问题，本文利用 COMSOL Multiphysics 建立三维有限元模型，通过静电场求解与 Maxwell 应力张量计算三向力和三向力矩，并围绕柱塞摆动、回退不同步、电势差以及检验质量平移和转动等典型非理想状态开展参数分析。结果表明，几何不对称使静电扰动主要集中于释放轴方向；随柱塞回退，静电作用快速衰减；小幅摆动和姿态转动的影响相对有限 ... En savoir plus

为研究层状地壳中岩浆侵入的压力输运、裂纹扩展及形态演化机制，建立二维平面应变下的岩浆侵入多物理场模型。模型以底部岩浆质量注入为驱动，在 COMSOL Multiphysics 中耦合 Darcy 定律、固体力学与相场断裂：Darcy 场描述岩浆压力和通量在围岩—损伤通道中的传递；固体力学计算重力、围压及孔隙压力作用下的应力响应；AT2 相场结合 Rankine 拉伸准则刻画裂纹起裂与扩展，并通过“活动头部—成熟尾部”状态区分前缘破裂与后方输运，避免预设岩墙、岩床或固定传播路径。模型注入后源区形成局部高压，压力沿损伤通道向前缘传递；Darcy 通量指向相场前缘 ... En savoir plus

随钻电磁波前视仪器在水平井地质导向中发挥着越来约重要的作用，然而天线阻抗影响前视仪器探测性能。基于频域电磁场理论，在 COMSOL Multiphysics 中采用“磁场（mf）”物理场接口和二维轴对称模型，建立钻铤—线圈—地层介质耦合仿真模型，对线圈线径、匝数及绕制方式进行参数化建模与扫描分析。利用 COMSOL 进行天线电磁仿真可有效指导随钻前视仪器天线结构优化，优选线径、匝数和绕制方式能够降低阻抗、增强发射磁矩和信号强度，从而提升探测灵敏度。COMSOL仿真结果表明，匝数增加会提高线圈总阻抗并降低电流；线径增大可降低交流电阻、增强电流，但受天线仓尺寸和电流上限约束 ... En savoir plus

同时考虑离心力和科式力将使得非线性旋转结构动力学分析的计算成本极大。为突破计算瓶颈，研究首先利用 COMSOL Multiphysics 建立旋转结构有限元模型，计算离心力作用下的静态平衡状态，并提取质量、阻尼、科氏及切线刚度等系统信息。在此基础上，运用COMSOL Multiphysics with MATLAB，结合基于谱子流形方法（SSM）的非侵入式算法构建低维降阶模型，实现复杂旋转结构非线性动力学行为的高效预测。 研究将多个旋转结构及转子结构作为算例进行计算及验证。结果表明，所构建的降阶模型能够准确预测全阶有限元模型的非线性响应 ... En savoir plus

壁面式超声反应器在化学合成、材料加工、废水处理和生物质转化等多个领域备受关注 [1-4]。超声过程强化的核心机制是空化效应，但由于空化效应的随机性和复杂性导致超声反应器的空化场评价困难，影响因素分析受限，给理论模型开发和设备优化带来挑战[5,6]。本文基于修正的Rayleigh-Plesset气泡动力学方程，并结合考虑非线性衰减的亥姆霍兹方程，提出一种能够描述气泡尺寸变化和非均匀分布的数值模拟模型，模拟结果与铝箔腐蚀和水听器测量的定性定量实验结果吻合良好。应用该模型分析壁面式超声反应器内的驱动声压、液位高度以及驱动声波波形对超声空化性能的影响规律 ... En savoir plus