Skill: jijinbao-code/abaqus-multiphysics (version 1.0.1)

--- name: abaqus-multiphysics description: Abaqus多物理场耦合分析技能。覆盖热-机、热-电、声-结构、CEL流体-结构、压电-机械、孔压-结构等耦合分析。 type: reference --- --- name: abaqus-multiphysics description: Abaqus多物理场耦合分析技能。覆盖热-机、热-电、声-结构、CEL流体-结构、压电-机械、孔压-结构等耦合分析。 metadata: openclaw: emoji: 🔬 version: 1.0.0 created: 2026-04-25 updated: 2026-04-25 domain: 有限元分析/多物理场耦合 tags: - multiphysics - coupled-analysis - thermal-mechanical - piezoelectric - acoustic --- # Abaqus多物理场分析技能 > 官方文档: https://www.3ds.com/products/simulia/abaqus/multiphysics > 多物理场自1979年Abaqus V2起就是核心功能（Aqua模块） ## 技能描述 Abaqus Unified FEA提供完整的多物理场求解能力，包括顺序结果映射、全耦合求解和联合仿真三种方式。 ## 三种耦合方式 ### 1. 顺序结果映射 (Sequential Results Mapping) - 将上游模拟结果映射到Abaqus分析 - 示例：将热分析的温度场映射到结构分析 - 示例：将流体分析的压力场映射到结构分析 - **特点**：单向耦合，计算效率高 ### 2. 全耦合求解 (Fully-Coupled Simulation) - 在同一个分析中同时求解多个物理场 - 双向耦合：各物理场相互影响 - 包括：热应力、热电化学-结构、声-结构、多孔介质渗流 - **特点**：精度高，计算量大 ### 3. 联合仿真 (Co-Simulation) - Abaqus与外部求解器联合运行 - 开放的联合仿真框架 - **特点**：灵活，可利用专用求解器 ## 多物理场能力清单 ### 1. 耦合欧拉-拉格朗日 (CEL) - **用途**：结构-流体相互作用 (FSI) - **特点**：在Abaqus内部同时求解，无需耦合多个软件 - **应用**： - 流体冲击固体 - 液体晃动 - 爆炸波与结构交互 - **关键设置**： - 欧拉域定义 (Eulerian Domain) - 材料在欧拉网格中的初始分布 - CEL接触定义 ### 2. 静压流体力 (Hydrostatic Fluid) - **用途**：封闭气体/液体腔体的压力-体积关系 - **应用**： - 气球、气囊 - 座椅坐垫 - 运动鞋 - 部分填充的容器 - 空气弹簧 - IV袋 - **关键设置**： - 定义流体腔 (Fluid Cavity) - 指定流体属性（气体/液体） - 压力-体积关系 ### 3. 压电-机械耦合 (Piezoelectric-Mechanical) - **用途**：电场与应变的双向耦合 - **特点**：电流引起应变（形状变化），应力引起电势变化 - **应用**： - 压电传感器 - 压电执行器 - 超声波换能器 - **单元类型**：压电耦合单元（带电势自由度） ### 4. 声-结构耦合 (Structural-Acoustic) - **用途**：噪声传递、辐射、衰减或放大 - **特点**：在同一个有限元求解器中完成 - **应用**： - 结构噪声分析 - 声学腔体 - 隔声设计 - **Standard支持**：耦合声-结构分析 - **Explicit支持**：声学分析 ### 5. 热-电耦合 (Thermal-Electric) - **用途**：电流流动产生加热，加热改变电阻率 - **特点**：双向耦合 - **应用**： - 保险丝 - 电气线路 - 灯泡灯丝 - 敏感电子器件 - **关键设置**： - 定义电导率随温度变化 - 焦耳热 (Joule Heating) - 热-电耦合单元 ### 6. 热-机耦合 (Thermal-Mechanical) - **用途**：热应力分析 - **耦合程度**： - 单向：热分析 → 应力分析（简单热应力） - 双向：摩擦生热（制动系统） - 全耦合：温度-位移耦合（运动影响传热，传热影响运动） - **应用**： - 热应力分析 - 制动系统热分析 - 焊接过程模拟 - **关键设置**： - 耦合温度-位移分析步 (*COUPLED TEMPERATURE-DISPLACEMENT) - 热膨胀系数 - 热传导系数 ### 7. 热-流-机耦合 (Thermal-Fluid-Mechanical) - **用途**：湿热对产品性能的影响 - **应用**： - 电子组装中的湿气积累 - 注塑成型中的塑料流动 - 复合材料固化过程 - **关键设置**： - 湿热耦合分析步 - 材料湿热参数 ### 8. 孔压-结构耦合 (Structural-Pore Pressure) - **用途**：土体在载荷下的水土相互作用 - **特点**：复杂耦合，需要高级方法 - **应用**： - 土力学分析 - 地基沉降 - 渗流分析 - **单元类型**：孔压-应力耦合单元（带孔压自由度8） - **关键设置**： - 渗透系数 - 孔隙比 - 初始孔压分布 ## 建模要点 ### 通用流程 1. **定义所有物理场的材料属性** 2. **选择耦合分析步** 3. **设置耦合边界条件** 4. **定义场间交互** 5. **验证单向/双向耦合的必要性** ### 材料属性要求 每种耦合分析需要定义对应的材料参数： | 耦合类型 | 需要的材料参数 | |----------|---------------| | 热-机 | 热膨胀系数、导热系数、比热容 | | 热-电 | 电导率、塞贝克系数 | | 声-结构 | 声速、密度、体积模量 | | 压电-机械 | 压电常数、介电常数、弹性常数 | | 孔压-结构 | 渗透系数、孔隙比、Biot系数 | | CEL | 状态方程、粘度 | ## 常见问题与解决 ### 问题1：耦合分析不收敛 - **原因**：多物理场耦合增加了非线性 - **解决**： - 减小初始增量步 - 使用更严格的收敛准则 - 先做单向耦合验证 ### 问题2：计算时间过长 - **原因**：全耦合求解计算量大 - **解决**： - 评估是否真的需要双向耦合 - 使用顺序映射代替全耦合（如果单向耦合足够） - 增加并行计算资源 ### 问题3：结果不物理 - **原因**：耦合参数设置错误 - **解决**： - 检查单位一致性 - 验证材料参数 - 与简化解析解对比 ## 参考资源 - Abaqus Analysis User's Guide: "Multiphysics Analysis" - https://www.3ds.com/products/simulia/abaqus/multiphysics - https://www.3ds.com/products/simulia/resource-center


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