有限元软件COMSOL Multiphysics在工程中的应用

本书基于COMSOL Multiphysics的实际工程案例，从物理模型介绍、数值模型建立、问题求解以及结果后处理等方面展开叙述，对模型初始设置、全局定义、几何构建、材料定义、多物理场参数设置、网格划分、求解参数设置等进行介绍。本书叙述方法新颖，可帮助读者了解如何逐步建立复杂模型并进行仿真分析，读者按照书中的步骤操作即可完成每个案例的模拟与分析，逐步熟练使用COMSOL Multiphysics软件进行仿真。本书既注重理论方法研究，又结合工程实际需求，步骤详细，通俗易懂，可供从事和学习金属增材制造和电子制造的科研人员、工程技术人员以及高校师生参考。

前言
第1章 激光粉末床熔融熔池特性仿真分析 1
1.1 案例介绍 1
1.2 物理模型 2
1.3 建立数值模拟模型 2
1.3.1 步骤1：模型初始设置 2
1.3.2 步骤2：全局定义 4
1.3.3 步骤3：构建几何 10
1.3.4 步骤4：定义材料 19
1.3.5 步骤5：定义“层流两相流，动网格” 20
1.3.6 步骤6：定义流体传热 26
1.3.7 步骤7：划分网格 33
1.4 问题求解 36
1.5 结果后处理 41
第2章 激光粉末床熔融气孔缺陷演化仿真分析 49
2.1 案例介绍 49
2.2 物理模型 49
2.3 建立数值模拟模型 50
2.3.1 步骤1：模型初始设置 50
2.3.2 步骤2：全局定义 52
2.3.3 步骤3：构建几何 60
2.3.4 步骤4：定义材料 63
2.3.5 步骤5：定义流体流动 64
2.3.6 步骤6：定义流体传热 68
2.3.7 步骤7：定义水平集 73
2.3.8 步骤8：划分网格 74
2.4 问题求解 77
2.5 结果后处理 80
第3章 激光粉末床熔融工件表面激光清洗仿真分析 83
3.1 案例介绍 83
3.2 物理模型 83
3.3 建立数值模拟模型 84
3.3.1 步骤1：模型初始设置 84
3.3.2 步骤2：全局定义 85
3.3.3 步骤3：构建几何 91
3.3.4 步骤4：定义材料 96
3.3.5 步骤5：定义流体流动 97
3.3.6 步骤6：定义流体传热 100
3.3.7 步骤7：定义水平集 103
3.3.8 步骤8：划分网格 105
3.4 问题求解 108
3.5 结果后处理 109
第4章 激光定向能量沉积粉末熔化形态演化仿真分析 116
4.1 案例介绍 116
4.2 物理模型 116
4.3 建立数值模拟模型 117
4.3.1 步骤1：模型初始设置 117
4.3.2 步骤2：全局定义 120
4.3.3 步骤3：构建几何 129
4.3.4 步骤4：定义材料 132
4.3.5 步骤5：定义流体流动 136
4.3.6 步骤6：定义流体传热 141
4.3.7 步骤7：定义水平集 146
4.3.8 步骤8：划分网格 148
4.4 问题求解 152
4.4.1 步骤1：相初始化设置 152
4.4.2 步骤2：瞬态设置 153
4.4.3 步骤3：稳态求解器设置 154
4.5 结果后处理 159
第5章 孔洞缺陷激光超声检测仿真分析 164
5.1 案例介绍 164
5.2 物理模型 164
5.3 建立数值模拟模型 165
5.3.1 步骤1：模型初始设置 165
5.3.2 步骤2：构建几何 167
5.3.3 步骤3：全局定义 168
5.3.4 步骤4：定义材料 170
5.3.5 步骤5：设置固体力学 170
5.3.6 步骤6：设置固体传热 171
5.3.7 步骤7：划分网格 174
5.3.8 步骤8：定义多物理场 175
5.3.9 步骤9：定义域点探针和域探针 176
5.4 问题求解 179
5.4.1 步骤1：设置时间步 179
5.4.2 步骤2：设置求解器配置 179
5.4.3 步骤3：启动计算 181
5.5 结果后处理 181
5.5.1 步骤1：绘制应力云图 181
5.5.2 步骤2：绘制探针图 187
第6章 柔性PCB蚀刻工艺仿真分析 189
6.1 案例介绍 189
6.2 物理模型 190
6.3 建立数值模拟模型 190
6.3.1 步骤1：模型初始设置 190
6.3.2 步骤2：全局定义 192
6.3.3 步骤3：构建几何 194
6.3.4 步骤4：添加材料 197
6.3.5 步骤5：定义稀物质传递 197
6.3.6 步骤6：定义层流 200
6.3.7 步骤7：定义变形几何 201
6.3.8 步骤8：划分网格 204
6.4 问题求解 204
6.4.1 步骤1：设置时间步 204
6.4.2 步骤2：设置求解器配置 204
6.4.3 步骤3：启动计算 205
6.5 结果后处理 206
6.5.1 步骤1：数据集二维镜像 206
6.5.2 步骤2：绘制蚀刻液浓度分布云图 207
6.5.3 步骤3：绘制蚀刻液流场分布云图 209
6.5.4 步骤4：绘制蚀刻腔轮廓位置图 211
第7章 金丝键合焊点处热疲劳仿真分析 214
7.1 案例介绍 214
7.2 物理模型 215
7.3 建立数值模拟模型 215
7.3.1 步骤1：模型初始设置 215
7.3.2 步骤2：全局定义 217
7.3.3 步骤3：构建几何 221
7.3.4 步骤4：定义固体力学 234
7.3.5 步骤5：定义蠕变疲劳 239
7.3.6 步骤6：定义塑性疲劳 241
7.3.7 步骤7：定义材料 243
7.3.8 步骤8：划分网格 246
7.4 问题求解1 250
7.4.1 步骤1：设置时间步 250
7.4.2 步骤2：设置求解器配置 250
7.5 结果后处理1 251
7.5.1 步骤1：设置应力 251
7.5.2 步骤2：绘制蠕变应变曲线 254
7.5.3 步骤3：绘制塑性应变曲线 254
7.5.4 步骤4：应力应变曲线（蠕变） 257
7.5.5 步骤5：应力应变曲线（塑性） 260
7.6 问题求解2 262
7.6.1 步骤1：添加研究（蠕变） 262
7.6.2 步骤2：设置研究（蠕变） 263
7.7 结果后处理2 263
7.8 问题求解3 264
7.8.1 步骤1：添加研究（塑性） 264
7.8.2 步骤2：设置研究（塑性） 264
7.9 结果后处理3 265
参考文献 266