comsol与matlab的简单联编工程力学设计报告Word文件下载.docx
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=1mm
木材
1.2[GPa]
120[kg/m^3]
20[元]
实验步骤:
一.前期准备
1.进行截面的选取
在本案例中,我们采用圆形和矩形两种截面进行分析。
2.对选取的截面分析
(1).当选取圆形界面时,只需要改变半径(r)即可。
(2).当选取矩形截面时,应该先确定截面宽度和高度的最佳比例,在进行变截面的分析。
3.查阅资料,收集数据。
二.Comsol建模求解
(建模过程中,需要分别建立圆形和矩形截面,并求解相应参数)
以矩形截面的仿真为例:
Juxingjiemian
Date
Jul11,201512:
14:
26AM
Contents:
1.GlobalDefinitions
1.1.Parameters1
2.Component1(comp1)
2.1.Definitions
2.2.Geometry1
2.3.Materials
2.4.SolidMechanics(solid)
2.5.Mesh1
3.Study1
3.1.Stationary
4.Results
4.1.DataSets
4.2.DerivedValues
4.3.Tables
4.4.PlotGroups
1GlobalDefinitions
1.1Parameters1
Parameters
Name
Expression
Description
b
0.07[m]
k
1.3
l1
4[m]
l2
5[m]
p
10[kN]
a
k*b
2Component1(comp1)
2.1Definitions
2.1.1CoordinateSystems
BoundarySystem1
Coordinatesystemtype
Boundarysystem
Identifier
sys1
2.2Geometry1
Geometry1
Units
Lengthunit
m
Angularunit
deg
2.3Materials
2.3.1Material1
Material1
Selection
Geometricentitylevel
Domain
Domains1–3
2.4SolidMechanics(solid)
SolidMechanics
Features
LinearElasticMaterial1
Free1
InitialValues1
FixedConstraint1
PointLoad1
2.5Mesh1
Mesh1
3Study1
3.1Stationary
Studysettings
Property
Value
Includegeometricnonlinearity
Off
Meshselection
Geometry
Mesh
Geometry1(geom1)
mesh1
Physicsselection
Physics
Discretization
SolidMechanics(solid)
physics
4Results
4.1DataSets
4.1.1Solution1
Solution
Solver1
Component
SavePointGeometry1
Dataset:
Solution1
4.2DerivedValues
4.2.1VolumeMaximum1
Data
Dataset
Solution1
solid.disp
Unit
Totaldisplacement
4.2.2VolumeMaximum2
4.2.3VolumeMaximum3
solid.misesGp
N/m^2
vonMisesstress,Gauss-pointevaluation
4.2.4體積最大4
總位移
4.2.5體積最大5
4.2.6體積最大6
4.3Tables
4.3.1Table1
VolumeMaximum1(solid.disp)
Table1
Totaldisplacement(m)
3.3265e-4
4.3.2Table2
VolumeMaximum2(solid.disp)
Table2
2.49399e-4
4.3.3Table3
VolumeMaximum3(solid.misesGp)
Table3
vonMisesstress,Gauss-pointevaluation(N/m^2)
3.055e7
4.3.4pg2/mmv1
最大/最小體積
pg2/mmv1
X
Y
Z
vonMises應力,高斯點估算(N/m^2)
3.00327
0.035
3.9437
-45200.53335
3
4
1.55225e7
4.3.5表單4
體積最大4(solid.disp)
表單4
總位移(m)
8.88103e-5
4.3.6表單5
體積最大5(solid.disp)
表單5
1.95812e-4
4.3.7表單6
體積最大6(solid.disp)
表單6
0.00196
4.4PlotGroups
4.4.1Stress(solid)
Surface:
vonMisesstress(N/m2)
4.4.23d繪圖群組2
Max/MinVolume:
vonMises應力,高斯點估算(N/m2)
圆形截面的仿真与矩形截面类似,就不过多赘述。
三.应用matlab联编求解最优解
矩形截面的联编程序:
fori=1:
21
r1=0.01+0.01*(i-1);
ModelUtil.showProgress(true);
%计算进度条
model=mphload('
juxingjiemian.mph'
);
%在matlab里面读取comsol模型
model.param.set('
b'
r1);
%把jiaoxuecomsol模型里面的参数l=l1
model.sol('
sol1'
).runAll%求解了comsol
a(i)=mphmax(model,'
solid.disp'
'
volume'
);
%求整个物体里面的最大值l
s(i)=mphmax(model,'
solid.mises'
r(i)=r1
if(s(i)<
200000000)
if(a(i)<
0.001)
q=r(i)%宽度
w=a(i)%位移
e=s(i)%应力
break
end
plot(r,s)
1.先求解矩形截面的最优宽高比例,如下:
加载10[kN],最佳比例为:
h/b=1.3
2.对钢材的矩形截面进行优化:
q=0.0400w=6.0077e-04e=5.6231e+07
3.对木材的矩形截面进行优化
:
q=0.1300w=9.5071e-04e=1.1793e+07
圆形截面的联编程序:
10
r1=0.05+0.01*(i-1);
yuanxingjiemian.mph'
r'
1.对钢材的圆截面优化:
q=0.1000w=5.3737e-05e=1.6243e+08
2.对圆截面的木材优化:
我们从结果中可以看出,在满足许用应力的情况下,截面积过大,
而且最大位移超过1mm,可以直接排除。
四.实验结果分析
(一).分析优化结果
1.从优化结果来看,最小的截面积是采用矩形钢截面。
2.从经济的角度来看,最省钱的是矩形木截面。
3.从美观实用性方面考虑,选取矩形钢截面。
(二).误差分析
矩形钢截面Comsol求解的应力
Matlab优化解结果
e=5.6231e+07
3.58%
矩形木截面comsol求解应力
Matlab优化解结果e=1.1793e+07
5.18%
五.结语
1.在本次试验中,经过我们小组全体成员的努力,最终得出比较优化的解。
2.通过本次试验,我们较熟练的掌握了matlab与comsol的简单联编。
(3.)下学期的试验,如果要在ansys与comsol中选一个的话,希望老师选comsol,因为它比ansys易于安装、操作方便、界面美观。
(个人观点)
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