استفاده از توابع MATLAB در مدل های COMSOL Multiphysics

هسته هندسی جزء نرم افزاری است که مسئول رسیدگی به هندسه در نرم افزار COMSOL Multiphysics® است. ممکن است تعجب کنید که این به چه معناست یا چگونه و چرا از آن هنگام مدل سازی استفاده می کنید. بیایید دریابیم.

هندسه در فرآیند شبیه سازی

ایجاد یا وارد کردن یک هندسه معمولاً اولین گام در فرآیند مدل‌سازی COMSOL Multiphysics است. بسته به هدف شبیه سازی ما، هندسه می تواند یک نمایش واقعی یا ایده آل از یک دستگاه باشد.

روش های مختلفی برای ساخت هندسه وجود دارد . مثلاً می‌توانیم شکل‌هایی را روی صفحه کار بکشیم و آنها را اکسترود کنیم یا می‌توانیم یک جسم جامد ایجاد کنیم و آن را با سایر اجسام جامد ترکیب کنیم تا شکل نهایی به دست آید. در برخی مواقع، وسیله ای که ما ترسیم می کنیم از چند قسمت تشکیل شده است. برای اینکه بتوانیم تنظیمات مواد مختلف را اعمال کنیم، باید این قسمت ها را به صورت اجسام جامد مجزا ترسیم کنیم.

به عنوان مثال، هندسه وارد شده از یک فایل CAD، اغلب نیاز به تعمیر یا ساده سازی با حذف جزئیات کوچک یا غیر ضروری دارد. در نرم افزار COMSOL®، ما می توانیم اشکال جدیدی را برای تکمیل اشیاء وارد شده ترسیم کنیم. صرف نظر از اینکه چگونه هندسه را ایجاد می کنیم، همیشه می توانیم به عقب برگردیم و عملیات های مختلف (که در دنباله هندسه در زیر گره هندسه در Model Builder جمع آوری شده اند) را ویرایش کنیم.

پس از ایجاد هندسه، می‌توانیم فیزیک را تعریف کنیم، تنظیمات متریال و مرزی را لحاظ کنیم و سپس هندسه را مش‌بندی کنیم. در صورت لزوم، می‌توانیم برای اصلاح طرح به عقب برگردیم، در این صورت تنظیمات فیزیک روی دامنه‌ها و مرزهایی که در ابتدا انتخاب کرده‌ایم حفظ می‌شوند. قبل از حل، مش المان محدود را ایجاد می کنیم که باید تقریب مناسبی از هندسه ارائه دهد. در نهایت، نتایج شبیه‌سازی را با ترسیم آنها بر روی هندسه ارزیابی می‌کنیم.

نموداری که مراحل مختلف تحلیل خستگی انجام شده بر روی هندسه رینگ چرخ را نشان می دهد.
هندسه رینگ چرخ در مراحل مختلف تحلیل خستگی

ریاضیدان پشت پرده

در COMSOL Multiphysics، هسته هندسی جزء نرم‌افزاری است که تضمین می‌کند همه عملکردهای فوق به خوبی کار می‌کنند. هسته نمایش های ریاضی اشیاء هندسی را که ترسیم یا وارد می کنیم را دنبال می کند. دارای توابع و الگوریتم هایی برای ساخت این اشیاء و فعل و انفعالات بین آنها مانند پیوستن یا متقاطع شدن است. علاوه بر این، بخشی از هسته هندسی وجود دارد که تداعی بودن هندسه را تضمین می کند. به عنوان مثال، ما می توانیم آن را بدون نیاز به اعمال مجدد تنظیمات فیزیک تغییر دهیم. علاوه بر این، هسته همچنین می‌تواند اطلاعاتی در مورد هندسه سایر اجزای نرم‌افزار، مانند محاسبه پیش‌بینی‌ها یا انحنای سطح برای مشر ارائه دهد.

نه یک بلکه دو هسته هندسی

هسته های هندسی را می توان برای انجام وظایف مختلف پیکربندی کرد. برای اطمینان از بهترین عملکرد ممکن، COMSOL Multiphysics نه یک بلکه دو هسته ارائه می دهد. این شامل هسته COMSOL است که بهترین عملکرد را با هندسه ایجاد شده در نرم افزار دارد. برای رسیدگی به هندسه CAD وارد شده، ماژول CAD Import . ماژول طراحی و LiveLink™ برای محصولات CAD، که می توانید در مجموعه محصولات نرم افزاری COMSOL® مشاهده کنید، یک هسته هندسی اختصاصی، هسته Parasolid® (که در رابط کاربری هسته CAD نامیده می شود) بسته بندی می شود.

هسته Parasolid® قابلیت تعمیر را برای طرح های CAD وارداتی فراهم می کند. همچنین شامل عملکردی است که هندسه را ساده می کند – برای مثال حذف فیله ها یا سوراخ ها. با این حال، چیزی بیشتر از تعمیر و شکستن اشیاء وارداتی وجود دارد. هسته Parasolid® همچنین عملکرد مدل‌سازی هندسی موجود در ماژول طراحی، مانند ایجاد سطوح بلند، ایجاد فیله‌ها و پخ‌ها بر روی اجسام سه بعدی، ایجاد سطح میانی اجسام جامد، و افزودن مواد به سطوح برای ایجاد جامد را تقویت می‌کند. آخرین اما نه کم‌اهمیت، عملیات هندسه معمولی نیز توسط هسته Parasolid® اجرا می‌شود. این بدان معناست که حتی هنگام استفاده از این هسته، می‌توانیم هندسه، از جمله اشیاء CAD وارد شده را ایجاد و اصلاح کنیم.

نمونه ای از شکست در COMSOL Multiphysics

حذف سوراخ ها و سایر جزئیات از یک هندسه در حین شکست.

انتخاب هسته هندسی

هنگامی که COMSOL Multiphysics® را با مجوزی که شامل ماژول واردات CAD، ماژول طراحی یا یکی از محصولات LiveLink™ برای CAD است نصب می‌کنیم، هسته Parasolid® هنگام شروع یک مدل جدید روی پیش‌فرض تنظیم می‌شود. با این حال، ما به راحتی می توانیم این تنظیمات را در پنجره Preferences تغییر دهیم .

تصویری از پنجره Preferences در نرم افزار COMSOL
برای بررسی و تغییر هسته هندسی در یک جزء مدل پس از شروع مدل‌سازی، می‌توانیم روی گره Geometry در Model Builder کلیک کنیم تا به پنجره تنظیمات هندسه بروید .

تصویری از پنجره تنظیمات Geometry در COMSOL Multiphysics

با تغییر نمایش هندسه در تنظیمات، می توانیم کنترل کنیم که کدام هسته هندسه را در مؤلفه مدل فعلی کنترل می کند. تغییر هسته نیاز به بازسازی توالی هندسه با استفاده از هسته ای دارد که به آن تغییر داده ایم. وقتی هسته‌ها را در مدلی تغییر می‌دهیم که از قبل حاوی راه‌حل‌ها است، می‌توانیم با کلیک روی دکمه Update Solution در نوار ابزار مطالعه ، از حل مجدد مدل جلوگیری کنیم تا راه‌حل‌ها به هندسه بازسازی‌شده ترسیم شود.

دنباله هندسی را نمی توان با استفاده از هسته COMSOL بازسازی کرد، اگر شامل عملیاتی باشد که فقط با هسته CAD در دسترس است. این عملیات شامل مواردی است که در قسمت Defeaturing and Repair در نوار ابزار Geometry ظاهر می شوند . ویژگی Import (اگر فایل وارد شده از فرمتی باشد که توسط ماژول واردات CAD پشتیبانی می شود). و عملیات Loft ، Midsurface ، Thicken ، Chamfer و Fillet همراه با ماژول طراحی ارائه شده است. در این شرایط، می‌توانیم اشیاء هندسی را برای استفاده با هسته COMSOL® تبدیل کنیم، همانطور که در زیر توضیح داده شده است.

تبدیل اجسام هندسی

هنگامی که هندسه را از یک فایل CAD وارد می کنیم، اغلب با استفاده از عملیات تعمیر و شکست موجود با هسته ماژول CAD Import آن را برای تجزیه و تحلیل آماده می کنیم. حتی اگر ماژول CAD Import برای باز کردن مدلی حاوی چنین توالی هندسی مورد نیاز است، یک فرآیند ساده و دو مرحله‌ای برای اشتراک‌گذاری هندسه در قالب COMSOL Multiphysics (mphbin. یا mphtxt.) وجود دارد. ابتدا اشیاء هندسی شکست خورده را به فرمت COMSOL تبدیل می کنیم. می‌توانید عملیات تبدیل به COMSOL را در زیر Conversions در نوار ابزار Geometry پیدا کنید ، همانطور که در زیر نشان داده شده است.

دوم، ما اشیاء هندسی تبدیل شده را به فرمت COMSOL Multiphysics صادر می کنیم.

منابع بیشتر

درباره در دسترس بودن عملیات مدل‌سازی هندسه بیشتر بدانید
بیشتر در مورد مدل سازی هندسه در این پست های وبلاگ بخوانید:

Parasolid یک علامت تجاری ثبت شده شرکت Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. یا شرکت های تابعه آن در ایالات متحده و سایر کشورها است. همه علائم تجاری دیگر متعلق به صاحبان مربوطه هستند، و COMSOL AB و شرکت‌های تابعه و محصولات آن وابسته، تأیید، حمایت یا پشتیبانی آن یا صاحبان علامت تجاری غیر COMSOL در بالا نیستند. برای فهرستی از این صاحبان علامت تجاری، به www.comsol.com/trademarks مراجعه کنید .

یادداشت ویرایشگر: این پست وبلاگ در تاریخ 4/4/2019 به‌روزرسانی شد تا حاوی اطلاعات و تصاویری درباره ویژگی‌های جدید موجود در نسخه 5.4 COMSOL Multiphysics® باشد .