流体动力分析软件 Abaqus Multiphysics

模拟工程设计

简介
Abaqus Multiphysics 将多物理场仿真能力集成到 Abaqus Unified FEA 产品套件中，使工程师能够在统一工作流内建模相互作用的物理现象，如结构力学、流体流动、热传导和电磁学。

Abaqus 中的多物理场仿真与分析
多物理场功能作为 Abaqus 的核心工具持续发展，支持跨学科的耦合分析。用户可在保留元素库、材料数据和载荷历史的前提下，将结构 FEA 模型扩展为包含其他物理场。

在 Abaqus 中构建多物理场仿真流程

• 顺序结果映射 - 外部场功能可将上游仿真结果（例如温度或压力）映射到 Abaqus 模型以供后续分析使用。
• 全耦合仿真 - 求解程序可处理双向耦合交互，例如热应力、热‑电化学‑结构耦合、声学‑结构耦合及多孔介质内的流动。
• 协同仿真（Co‑simulation） - 开放的协同仿真框架使 Abaqus 能与外部求解器联用以满足多求解器工作流需求。

优势
在无需重建几何或材料数据库的情况下向现有 FEA 模型添加物理场，可降低模型准备工作量：相同模型、相同元素、相同材料和相同载荷历史可用于多物理场研究。

Abaqus 的多物理场能力

• 耦合欧拉‑拉格朗日（CEL） - 在 Abaqus 内部同时求解的结构‑流体相互作用（FSI）。
• 静水‑流体‑机械（Hydrostatic‑Fluid‑Mechanical） - 建模完全封闭的气体或液体腔体的压力‑体积行为（气球、气囊、部分充填的罐体、输液袋）。
• 压电‑机械（Piezoelectric‑Mechanical） - 双向电静压电耦合：电激励引起应变，机械应力改变电势。
• 结构‑声学（Structural‑Acoustic） - 集成的结构‑声学耦合，用于噪声传递、辐射与衰减/放大分析。
• 热‑电（Thermal‑Electric） - 考虑电流产生的加热及温度对电阻率和电行为的影响。
• 热‑机械（Thermal‑Mechanical） - 覆盖热应力、摩擦驱动的热产生以及温度‑位移耦合问题。
• 热‑流体‑机械（Thermal‑Fluid‑Mechanical） - 同时考虑湿度和热的影响，以模拟真实运行和制造条件。
• 结构‑孔隙水压（Structural‑Pore Pressure） - 耦合方法用于分析孔隙水对地基和土体行为的影响。

应用场景
Abaqus Multiphysics 广泛用于电池系统、电子组件、注塑成型、气囊与充气件、流体封装结构、压电器件、声学系统以及需要考虑多物理耦合以保证性能与安全的岩土工程问题等领域。

技术规格

• 集成于 Abaqus Unified FEA 产品套件。
• 支持的物理场：结构力学、流体力学、传热、电磁学与电化学耦合。
• 工作流：顺序结果映射、全耦合求解器、与外部求解器的协同仿真。
• 关键模块：CEL、Hydrostatic‑Fluid‑Mechanical、Piezoelectric‑Mechanical、Structural‑Acoustic、Thermal‑Electric、Thermal‑Mechanical、Thermal‑Fluid‑Mechanical、Structural‑Pore Pressure。
• 在多物理场分析中可重用模型、要素库与材料数据。