Aggiornamenti MEMS Module

Per gli utenti del MEMS Module, la versione 6.2 di COMSOL Multiphysics® introduce una nuova interfaccia per la modellazione della piezoresistività in strutture multistrato, un nuovo accoppiamento multifisico Thermal Expansion, Thin Layer e una nuova condizione al contorno Slip Wall. Approfondite questi e altri aggiornamenti qui di seguito.

Nota: il MEMS Module eredita anche molte nuove funzionalità dagli aggiornamenti dello Structural Mechanics Module.

Interfaccia multifisica Piezoresistivity, Layered Shell

È disponibile una nuova interfaccia multifisica Piezoresistivity, Layered Shell per la modellazione della piezoresistività in strutture multistrato. Combina l'interfaccia Electric Current in Layered Shells con un'interfaccia Layered Shell e aggiunge il nuovo accoppiamento multifisico Piezoresistivity, Layered all'albero dei modelli. Si noti che questa funzione richiede il Composite Materials Module.

Funzionalità Piezoelectric Material, Layered nell'interfaccia Shell

Per l'interfaccia Shell è disponibile la nuova funzione Piezoelectric Material, Layered. Questa nuova funzione consente di risparmiare tempo di assemblaggio e di calcolo nella risoluzione di compositi piezoelettrici sottili. Si noti che questa nuova funzione richiede lo Structural Mechanics Module. Se è disponibile anche il Composite Materials Module, la funzione può essere utilizzata negli shell multistrato, dove i singoli strati possono avere proprietà materiali diverse.

Un modello di risonatore che mostra il modo S0 nella tabella dei colori Rainbow.
Il modo S0 di un risonatore a onde di Lamb a 7.99 GHz, calcolato utilizzando l'interfaccia Shell e la nuova funzione Piezoelectric Material, Layered.

Accoppiamento multifisico Thermal Expansion, Thin Layer

Il nuovo nodo di accoppiamento multifisico Thermal Expansion, Thin Layer consente di accoppiare l'espansione termica nei contorni che hanno un modello di materiale Thin Layer con il campo di temperatura sugli stessi contorni calcolato in un'interfaccia Heat Transfer.

L'interfaccia utente di COMSOL Multiphysics mostra il Model Builder con il nodo Thermal Expansion, Thin Layer evidenziato, la corrispondente finestra Settings e tre finestre Graphics che mostrano un modello di circuito di riscaldamento.
Le sollecitazioni, il potenziale elettrico e la temperatura determinati in un circuito di riscaldamento, modellati utilizzando il nuovo accoppiamento multifisico Thermal Expansion, Thin Layer.

Condizione al contorno Slip Wall

La nuova condizione al contorno Slip Wall può essere utilizzata per modellare le condizioni non ideali delle pareti che esistono nel regime di scorrimento, a condizione che il numero di Knudsen sia compreso tra 0.001 e 0.1. Questa funzionalità è utilizzata per sistemi di piccole dimensioni o per sistemi che funzionano a pressioni ambiente molto basse. Ciò è importante quando si modellano, ad esempio, trasduttori MEMS e altri microdispositivi. Per modellare una parete di scorrimento su un contorno interno, è disponibile la funzione Interior Slip Wall. Si noti che queste funzioni richiedono l'Acoustics Module.

L'interfaccia utente di COMSOL Multiphysics mostra il Model Builder con il nodo Slip Wall evidenziato, la finestra Settings corrispondente e un modello di microfono MEMS nella finestra Graphics.
La finestra Settings per la funzione Slip Wall nell'interfaccia Thermoviscous Acoustics.

Strutture non vincolate nella modellazione del contatto

I problemi di contatto spesso comportano vincoli insufficienti fino a quando il contatto non è stato stabilito. Di conseguenza, la matrice di rigidità diventa singolare. Per ovviare a questa difficoltà intrinseca è stata aggiunta la nuova funzione Stabilization.

Metà di un modello di connessione a tubo che mostra la pressione di contatto nella tabella dei colori Rainbow.
Pressione di contatto in una connessione tubolare imbullonata.

Spostamento limitato

Alle interfacce Solid Mechanics, Multibody Dynamics, Shell, Layered Shell e Membrane è stata aggiunta la possibilità di prescrivere uno spostamento limitato (cioè la distanza massima che un punto, un bordo o un contorno può percorrere in una certa direzione). Questa funzionalità può essere vista come una versione semplificata dell'analisi del contatto, in cui non è necessario un secondo oggetto per fermare il movimento. Nelle versioni precedenti, questa funzionalità era disponibile solo nelle interfacce di tipo edge, come Beam o Truss, e quindi era applicabile solo agli edge o ai punti.

 
Una guida di allineamento del tubo che limita lo spostamento radiale del tubo. Viene utilizzata una condizione al contorno Displacement Constraint con l'opzione Limited anziché un'analisi di contatto completa. La guida di allineamento, qui rappresentata da un anello, visualizza i limiti di spostamento, ma non fa parte del modello.

Nuova interfaccia Phase Field in Solids

La modellazione phase-field può essere utilizzata per numerose applicazioni di fisica e in questa versione è stata introdotta una nuova interfaccia Phase Field in Solids. Si tratta di un'interfaccia specializzata nella modellazione di fenomeni che coinvolgono interfacce in movimento all'interno di solidi, come la propagazione di cricche, l'evoluzione del danneggiamento e la crescita dei contorni dei grani.

 
Modellazione phase-field dell'innesco e della propagazione di una cricca in un provino compatto elastoplastico a trazione.

Nuova interfaccia Transport in Solids

È stata aggiunta una nuova interfaccia Transport in Solids per la modellazione del trasporto di specie, dell'elettromigrazione, dell'infragilimento da idrogeno e di altri fenomeni di trasporto nei materiali solidi. L'interfaccia consente studi stazionari e dipendenti dal tempo del trasporto di una o più specie. Inoltre, se il problema della diffusione è guidato dalle sollecitazioni, l'interfaccia Transport in Solids può essere accoppiata con un'interfaccia Solid Mechanics.

Un modello di elettromigrazione nella tabella dei colori Thermal.
Elettromigrazione guidata da campi elettrici, concentrazione, stress idrostatico e gradienti di temperatura.

Nuovi tutorial

La versione 6.2 di COMSOL Multiphysics® introduce diversi nuovi tutorial nel MEMS Module.