有限元基礎(chǔ)與COMSOL案例分析

第 1章 有限元理論基礎(chǔ) 1
1.1 彈性力學(xué)與有限元 1
1.1.1 彈性力學(xué)中的基本概念 1
1.1.2 彈性力學(xué)的基本方程 4
1.1.3 平面問(wèn)題的基本理論 7
1.1.4 彈性力學(xué)中的能量原理 9
1.1.5 彈性力學(xué)有限元法 10
1.1.6 平面問(wèn)題的單元構(gòu)造 15
1.1.7 動(dòng)力學(xué)分析簡(jiǎn)介 25
1.1.8 有限元分析中的若干問(wèn)題 26
1.1.9 減小解題規(guī)模的常用措施 28
1.2 流體力學(xué)基礎(chǔ) 30
1.3 CFD基本模型 34
1.3.1 基本控制方程 35
1.3.2 湍流模型 36
1.3.3 流動(dòng)的初始條件和邊界條件 38
1.4 多相流 39
1.4.1 多相流模型的分類 39
1.4.2 分離多相流模型 40
1.4.3 分散多相流模型 41
1.4.4 水平集法 43
1.4.5 相場(chǎng)法 44
1.4.6 混合物模型 45
1.4.7 歐拉-歐拉模型 46
1.4.8 氣泡流模型 47
1.4.9 移動(dòng)網(wǎng)格模型 48
1.5 其他物理場(chǎng)分析模型 49
1.5.1 傳熱模型 49
1.5.2 電磁場(chǎng) 50
1.5.3 多孔介質(zhì) 52
1.5.4 聲學(xué) 53
1.5.5 化學(xué)工程 53
1.5.6 電化學(xué) 54
練習(xí)題 55
第 2章 COMSOL基本操作 56
2.1 COMSOL主界面 56
2.2 COMSOL建模流程 60
2.2.1 常規(guī)建模流程 60
2.2.2 建模案例 61
2.3 內(nèi)置的常數(shù)、變量與函數(shù) 66
2.4 自定義參數(shù)、變量、函數(shù)和材料 69
2.5 COMSOL自定義參量的常見(jiàn)錯(cuò)誤 72
2.6 COMSOL錯(cuò)誤處理的技巧 73
練習(xí)題 75
第3章 COMSOL的網(wǎng)格劃分 76
3.1 網(wǎng)格設(shè)置 76
3.1.1 常用的網(wǎng)格 76
3.1.2 添加網(wǎng)格的方法 78
3.1.3 網(wǎng)格的刪除、禁用和啟用 78
3.1.4 網(wǎng)格的自動(dòng)劃分 79
3.1.5 網(wǎng)格的尺寸設(shè)置 80
3.1.6 映射網(wǎng)格 83
3.1.7 掃掠網(wǎng)格 85
3.1.8 邊界層網(wǎng)格 87
3.1.9 復(fù)制網(wǎng)格 90
3.2 不同定型幾何的網(wǎng)格 90
3.2.1 形成聯(lián)合體 91
3.2.2 形成裝配體 91
3.3 網(wǎng)格檢查 91
3.3.1 網(wǎng)格的警告和錯(cuò)誤提示 92
3.3.2 網(wǎng)格的統(tǒng)計(jì)信息 93
3.4 網(wǎng)格導(dǎo)入和導(dǎo)出 94
3.5 網(wǎng)格劃分實(shí)例 95
3.5.1 球閥二維網(wǎng)格劃分 95
3.5.2 U形管三維網(wǎng)格劃分 98
練習(xí)題 100
第4章 結(jié)構(gòu)力學(xué)分析 101
4.1 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析 101
4.1.1 問(wèn)題描述 101
4.1.2 具體計(jì)算 101
4.2 模態(tài)分析 111
4.2.1 問(wèn)題描述 111
4.2.2 具體計(jì)算 112
4.3 諧響應(yīng)分析 116
4.3.1 問(wèn)題描述 116
4.3.2 具體計(jì)算 117
4.4 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 123
4.4.1 問(wèn)題描述 123
4.4.2 具體計(jì)算 123
4.5 屈曲分析 146
4.5.1 問(wèn)題描述 146
4.5.2 具體計(jì)算 146
4.6 聲場(chǎng)分析 153
4.6.1 問(wèn)題描述 153
4.6.2 具體計(jì)算 154
4.7 MEMS分析 164
4.7.1 問(wèn)題描述 164
4.7.2 具體計(jì)算 164
練習(xí)題 177
第5章 流體力學(xué)分析 180
5.1 COMSOL流體模塊介紹 180
5.1.1 單相流模塊 180
5.1.2 多相流模塊 181
5.1.3 多孔介質(zhì)模塊 182
5.1.4 變形網(wǎng)格 183
5.2 單相流動(dòng)分析 184
5.2.1 卡門渦街分析 184
5.2.2 攪拌中的自由液面分析 191
5.3 多相流動(dòng)分析 198
5.3.1 十字交叉形通道中微液滴成形分析 198
5.3.2 放射性廢樹脂顆粒在彎管中的流動(dòng)分析 206
5.4 多孔介質(zhì)流動(dòng)分析 216
練習(xí)題 222
第6章 電磁學(xué)分析 224
6.1 COMSOL求解高頻電磁場(chǎng)的物理接口 224
6.2 軸承的感應(yīng)加熱分析 225
6.3 單模光纖傳輸分析 236
6.4 射頻消融、微波燒蝕腫瘤分析 246
練習(xí)題 260
第7章 電化學(xué)分析 262
7.1 COMSOL求解電化學(xué)場(chǎng)的物理接口 262
7.1.1 通用接口 262
7.1.2 腐蝕與電鍍接口 262
7.1.3 電池接口 263
7.2 母線板腐蝕分析 263
7.3 方管電鍍分析 275
7.4 異型孔的電解加工分析 288
7.5 鋰離子電池分析 297
練習(xí)題 308
第8章 耦合分析 311
8.1 COMSOL中的多物理場(chǎng)耦合 311
8.1.1 常見(jiàn)的內(nèi)置多物理場(chǎng)接口 311
8.1.2 自定義多物理場(chǎng)耦合 312
8.2 基于溫差驅(qū)動(dòng)的微混合分析 313
8.3 柔性單向閥流固耦合分析 320
8.4 精密過(guò)濾器密封蓋的可靠性分析 325
8.5 振動(dòng)生熱分析 332
練習(xí)題 338
參考文獻(xiàn) 341