Parametrizovaná geometrie v COMSOL Multiphysics, verze 3.5a Parametrizovanou 3D geometrii lze v COMSOL Multiphysics používat díky aplikačnímu módu pro pohyblivou síť: COMSOL Multiphysics > Deformed Mesh > Moving Mesh (ALE)
Popis příkladu: 1 V Model Navigator vybereme dimenzi 3D a následující aplikační módy: Structural Mechanics Module > Solid, Stress-Strain, static analysis – tlačítko Multiphysics, poté tlačítko Add COMSOL Multihpysics > Deformed Mesh > Moving Mesh (ALE), static analysis – přidat Add do Multiphysics Potřebujeme dostat i strukturální mód do Frame vytvořený díky Moving Mesh: Application Mode Properties (pro Solid, Stress-Strain) – Frame (ale)
1
2 Import geometrie: File > Import > CAD Data From File > I_Beam.mphbin
3 Zadání konstant: Options → Constants NAME EXPRESSION A0 0.2[m^2] p0 1e5[Pa] F0 A0*p0 spring 50000 Weight F0/9.81[m/(s^2)]
Pozn.: Údaj o váze je pouze informační, ve výpočtu se dále nevyskytuje.
4 Fyzikální nastavení pro Structural Mechanics A Subdomain Settings - ponecháme defaultní nastavení (odpovídá strukturální oceli) - v záložce Element nastavíme lineární prvky (rychlejší výpočet, nižší nároky na paměť): Predefined elements: Lagrange-Linear
B Boundary Settings SETTINGS Constraint condition Tlačítko Load – Type of load Fx Fy Fz
BOUND. 3, 12, 27 Fixed
BOUND. 5, 9
BOUND. 23
Free
Free
Distributed load
Distributed load
0 p0*spring*(-v)*(v<0) 0
0 -p0*(1.9-z)^2 0
2
OTHER BOUND. Free
5 Fyzikální nastavení pro Moving Mesh (ALE) A Subdomain Settings - ponecháme defaultní nastavení – tj. Free displacement, což znamená, že Celá geometrie se může měnit bez omezení - v záložce Element nastavíme lineární prvky (rychlejší výpočet, nižší nároky na paměť): Predefined elements: Lagrange-Linear B Boundary Settings - zde se zadává parametrizace geometrie – posuvy hranic jsou řízené hodnotou parametru D1 v normálovém směru vzhledem k povrchu – tento pohyb předepíšeme v následujícím dialogu; na ostatních je povolen libovolný pohyb v tečných směrech SETTINGS BOUND. 1-3, 5, 8, 9, 11, 22-27, 96, 103 Coordinate Global coordinate system systém 0 dx 0 dy 0 dz dn dt1 dt2
BOUND. 13-15, 17, 19, 21, 28-95 Tangent and normal coord. sys. in reference mesh
BOUND. 4, 6, 7, 10, 12, 16, 18, 20, 97-102 Tangent and normal coord. sys. in reference mesh
-D1
0
6 Tvorba sítě: Mesh → Free Mesh Parameters - Záložka Boundary a) Vybereme všechny hranice (CTRL+A): Method: Triangle (advancing front) b) Hranice číslo 37-80: Maximum element size: 0.004 c) Hranice číslo 28-33, 82, 84, 86-89: Maximum element size: 0.01 - Záložka Global - Predefined mesh sizes: Normal - Tlačítko Remesh 3
7 Vypnutí Weak constraints - lze, protože zde známe a předepisujeme deformace, a ty tedy nejsou řízené aplikačním módem pro deformaci. Dále se tímto sníží výpočetní náročnost: Physics → Properties, Weak constraint: Off 8 Nastavení solverů: Solve→ Solver Parameters a) Vybereme Parametric segregated solver b) Do pole Parameter names napíšeme D1, do pole Parameter values rozsah parametru ve tvaru range(0,0.0002,0.005) c) Protože máme vypnuté Weak constraints, které přidávají do výpočtu další neznámé (Lagrangeovy multiplikátory) lm4, lm5, lm6, taky tyto odstraníme z druhé skupiny: Group 1: u v w; Group 2: x y z d) U obou skupin v Settings zadáme Linear system solver: Direct (PARDISO) (v případě přeteční paměti pro přímý řešič lze použít řešič iterační, GMRES – samozřejmě na úkor rychlosti výpočtu) e) Solve → Update Model - používáme-li jiný řád prvků (v našem případě lineární), musíme nejprve model aktualizovat, abychom dostali dobré počáteční parametry pro ALE metodu f) Solve → Solve Problem
4
9 Postprocessing – zobrazení napětí: Postprocessing → Plot Parameters a) Záložka General: zrušíme zatržení políček Slice a Geometry Edges, zatrhneme pole Subdomain, v poli Parameter value vybereme hodnotu parametru, pro který chceme výsledek zobrazit b) Záložka Subdomain: z předdefinovaných hodnot vybereme Solid, Stress-Strain → von Mises stress D1 = 0
D1 = 0.005
10 Postprocessing – deformace: Postprocessing → Plot Parameters a) Záložka General: necháme zatržená pouze pole Subdomain, Edge a Deformed shape, vybereme Parameter value: 0.005 b) Záložka Subdomain: z předdefinovaných hodnot vybereme Solid, Stress-Strain → von Mises stress (c) Záložka Edge: z předdefinovaných hodnot vybereme Solid, Stress-Strain → Total displacement, vybereme Uniform color a zvolíme si vhodnou barvu hran) d) Záložka Deform: ve všech 3 záložkách Subdomain Data, Boundary Data, Edge Data vybereme z předdefinovaných hodnot vybereme Solid, Stress-Strain → Displacement
5
