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COMSOL Multiphysics® 6.2 Release Highlights

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Neuerungen im MEMS Module

Für Nutzer des MEMS Module bietet COMSOL Multiphysics® Version 6.2 ein neues Interface für die Modellierung der Piezoresistivität in mehrschichtigen Strukturen, eine neue Multiphysik-Kopplung Thermal Expansion, Thin Layer und eine neue Randbedingung Slip Wall. Hier erfahren Sie mehr über die Updates.

Hinweis: Das MEMS Module enthält auch viele neue Funktionalitäten aus den Updates für das Structural Mechanics Module.

Neues Multiphysik-Interface Piezoresistivity, Layered Shell

Für die Modellierung der Piezoresistivität in mehrschichtigen Strukturen steht ein neues Multiphysik-Interface Piezoresistivity, Layered Shell zur Verfügung. Es kombiniert das Interface Electric Current in Layered Shells mit dem Interface Layered Shell und fügt die neue Multiphysik-Kopplung Piezoresistivity, Layered zum Modellbaum hinzu. Für dieses Feature ist das Composite Materials Module erforderlich.

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Neues Feature Piezoelectric Material, Layered im Interface Shell

Für das Interface Shell ist ein neues Feature Piezoelectric Material, Layered verfügbar. Diese neue Funktion spart sowohl Aufbau- als auch Berechnungszeit beim Lösen von dünnen piezoelektrischen Verbundwerkstoffen. Beachten Sie, dass diese neue Funktion das Structural Mechanics Module erfordert. Wenn das Composite Materials Module ebenfalls verfügbar ist, kann die Funktion in mehrschichtigen Schalen verwendet werden, wobei die einzelnen Schichten unterschiedliche Materialeigenschaften haben können.

Ein Resonatormodell, das die S0-Mode in der Farbtabelle Rainbow zeigt.
Die S0-Mode eines Lamb-Wellen-Resonators bei 7,99 GHz, berechnet mit dem Interface Shell und dem neuen Feature Piezoelectric Material, Layered.

Neue Multiphysik-Kopplung Thermal Expansion, Thin Layer

Der neue Multiphysik-Kopplungsknoten Thermal Expansion, Thin Layer ermöglicht es, die thermische Ausdehnung an Grenzflächen, die mit einem Thin Layer-Materialmodell versehen sind, mit dem auf denselben Grenzflächen mittels Heat Transfer-Interface berechneten Temperaturfeld zu verknüpfen.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Knoten Thermal Expansion, Thin Layer, das entsprechende Einstellungsfenster und drei Grafikfenster mit einem Heizkreislaufmodell.
Die Spannung, das elektrische Potential und die Temperatur in einem Heizkreislauf, modelliert mit der neuen Multiphysik-Kopplung Thermal Expansion, Thin Layer.

Neue Randbedingung Slip Wall

Eine neue Randbedingung Slip Wall kann verwendet werden, um die effektiven nicht-idealen Wandbedingungen zu modellieren, die im Gleitströmungsregime existieren, sofern die Knudsen-Zahl im Bereich von 0,001 bis 0,1 liegt. Diese Funktionalität wird für Systeme mit sehr kleinen geometrischen Abmessungen oder für Systeme, die bei sehr niedrigem Umgebungsdruck laufen, verwendet. Dies ist zum Beispiel bei der Modellierung von MEMS-Wandlern und anderen Mikrosystemen von Bedeutung. Um eine Gleitbedingung an einem inneren Rand zu modellieren, steht die Bedingung Interior Slip Wall zur Verfügung. Für diese Features ist das Acoustics Module erforderlich.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Knoten Slip Wall, das entsprechende Einstellungsfenster und ein MEMS-Mikrofonmodell im Grafikfenster.
Das Einstellungsfenster für das Feature Slip Wall im Interface Thermoviscous Acoustics.

Ungelagerte Strukturen bei der Modellierung von Kontakt

Bei Kontaktproblemen bestehen oft unzureichende Lagerungsbedingungen bis der Kontakt hergestellt ist. Infolgedessen wird die Steifigkeitsmatrix singulär. Ein neues Feature Stabilization wurde hinzugefügt, um diese Problematik zu beheben.

Die Hälfte eines Rohrverbindungsmodells zeigt den Kontaktdruck in der Farbtabelle Rainbow.
Kontaktdruck in einer verschraubten Rohrverbindung.

Begrenzte Verschiebung

Die Interfaces Solid Mechanics, Multibody Dynamics, Shell, Layered Shell und Membrane wurden um die Möglichkeit erweitert, eine begrenzte Verschiebung, d.h. die maximale Entfernung, die ein Punkt, eine Kante oder ein Rand in einer bestimmten Richtung zurücklegen kann, vorzugeben. Diese Funktionalität kann als eine vereinfachte Version der Kontaktanalyse betrachtet werden, bei der kein zweites Objekt benötigt wird, um die Bewegung zu stoppen. In früheren Versionen war diese Funktionalität nur in Interfaces wie Beam oder Truss verfügbar und daher nur auf Kanten oder Punkte anwendbar.

 
Ein Rohranschlag, der die radiale Verschiebung des Rohrs begrenzt. Eine vorgeschriebene Verschiebung mit der Option Limited wird anstelle einer vollständigen Kontaktanalyse verwendet. Der Anschlag - hier durch einen Ring dargestellt - visualisiert die Verschiebungsgrenzen, ist aber nicht Teil des Modells.

Neues Interface Phase Field in Solids

Die Phasenfeldmodellierung kann für zahlreiche physikalische Anwendungen genutzt werden. In dieser Version wurde ein neues Interface Phase Field in Solids eingeführt. Dabei handelt es sich um ein spezielles Interface für die Modellierung von Phänomenen, die bewegliche Grenzflächen in Festkörpern betreffen, wie zum Beispiel die Ausbreitung von Rissen, die Schadensentwicklung und das Wachstum von Korngrenzen.

 
Die Phasenfeldmodellierung der Rissentstehung und -ausbreitung in einer elastoplastischen kompakten Zugprobe.

Neues Interface Transport in Solids

Ein neues Interface Transport in Solids wurde für die Modellierung von Speziestransport, Elektromigration, Wasserstoffversprödung und anderen Transportphänomenen in festen Materialien hinzugefügt. Das Interface ermöglicht stationäre und zeitabhängige Studien des Transports einer oder mehreren Spezies. Wenn das Diffusionsproblem spannungsabhängig ist, kann das Interface Transport in Solids mit dem Interface Solid Mechanics gekoppelt werden.

Ein Elektromigrationsmodell in der Farbtabelle Thermal.
Elektromigration, angetrieben durch elektrische Felder, Konzentration, hydrostatische Spannung und Temperaturgradienten.

Neue Tutorial-Modelle

COMSOL Multiphysics® Version 6.2 enthält mehrere neue Tutorial-Modelle für das MEMS Module.

Aluminum Nitride Lamb Wave Resonator — 3D

Zwei Resonatormodelle, wobei die Geometrie links und die S0-Mode rechts abgebildet sind.
Die Elektrodenkonfiguration des Lamb-Wellen-Resonators und die entsprechende S0-Mode bei 7,99 GHz.

Application Library Titel:
aln_lamb_wave_resonator_3d
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Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer with Lumped Model

Ein Ultraschallwandlermodell, das die Verformung in der Farbtabelle Prism zeigt.
Verformung entsprechend der Grundmode eines Ultraschallwandlers bei 7,5 MHz. Das Tutorial-Modell demonstriert, wie ein mechanisches Ersatzmodell mithilfe einer Parameterschätzungsstudie abgeleitet werden kann.

Application Library Titel:
capacitive_micromachined_ultrasonic_transducer_lumped_model
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Solidly Mounted Resonator 2D with Uncertainty Quantification*

Ein 1D-Plot, der die Kerndichteschätzung über eine blaue Linie zeigt.
Eine Kerndichteschätzung, die die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Resonanzfrequenz aufgrund von Fertigungsabweichungen darstellt. Das Tutorial-Modell untersucht die Wahrscheinlichkeit, dass die Resonanzfrequenz weniger als 865 MHz beträgt.

Application Library Titel:
solidly_mounted_resonator_2d_uncertainty_quantification
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*Erfordert das Uncertainty Quantification Module

Thin-Film BAW Resonator with Equivalent Circuit

Ein Resonatormodell, das die Dickenausdehnungsmode in der Farbtabelle Rainbow zeigt.
Die Dickenausdehnungsmode eines Dünnfilm-BAW-Resonatormodells (Bulk Acoustic Wave) bei 3,25 GHz. Das Tutorial-Modell beinhaltet eine Ersatzschaltung, die mithilfe einer Parameterschätzung abgeleitet wurde.

Application Library Titel:
thin_film_baw_resonator_3d_equivalent_circuit
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