Points forts de COMSOL Multiphysics^® 6.3

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Nouveautés du module MEMS

Pour les utilisateurs du module MEMS, la version 6.3 de COMSOL Multiphysics^® introduit des calculs de force électrostatique plus précis et de nouvelles interfaces multiphysiques d'électromécanique pour les coques ou les membranes. Découvrez ces nouveautés ci-dessous.

Nouvelle formulation en électrostatique

Pour des analyses électrostatiques, une nouvelle formulation d'équation permet de calculer plus précisément des forces électrostatiques, ce qui est particulièrement utile lorsque l'on modélise des dispositifs MEMS comme des accéléromètres ou des gyroscopes. En résolvant directement le champ de déplacement électrique, cette approche améliore la précision dans les géométries avec des angles vifs, et permet une évaluation plus pratique des forces. Contrairement à la formulation traditionnelle basée sur le potentiel, cette nouvelle méthode utilise une technique de formulation mixte, en résolvant deux équations — une pour le champ de déplacement électrique (D) et une autre pour le potentiel électrique (V), cette dernière servant de contrainte. Cette formulation D-V, désignée comme Eléments finis mixtes, est disponible pour des modélisations 2D et 3D et constitue l'option de discrétisation par défaut pour l'interface Electrostatique utilisée avec le couplage multiphysique Electromécanique.

Un modèle de gyroscope utilisant la nouvelle formulation D-V, et montrant la vibration en mode sensoriel avec un déplacement hors du plan causé par la force de Coriolis.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de Modèles avec le noeud Electrostatique mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de gyroscope dans la fenêtre graphique.

Les réglages de l'interface Electrostatique, dans lequels la nouvelle formulation D-V est désignée comme Eléments finis mixtes.

Nouvelles interfaces multiphysiques d'électromécanique

Les nouvelles interfaces Electromécanique, coque et Electromécanique, membrane simplifient la modélisation de la déformation de structures minces, telles que des membranes de microphone, influencées par des forces électrostatiques. Ces interfaces sont automatiquement incluses dans le couplage multiphysique Electromécanique, frontière pour une intégration transparente avec des éléments coques ou membranes, et elles utilisent l'interface Electrostatique pour modéliser le champ électrique. Illustrées dans les tutoriels Brüel & Kjær 4134 Condenser Microphone et Axisymmetric Condenser Microphone, ces interfaces nécessitent également le module Structural Mechanics.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le noeud Electromécanique, frontière mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de microphone dans la fenêtre graphique.

Le nouveau couplage multiphysique Electromécanique, frontière utilisé dans le modèle de microphone Brüel & Kjær 4134 permet une implémentation simplifiée du modèle en couplant les interfaces Electrostatique et Membrane.

Couplage multiphysique Contraction et gonflement

Pour modéliser les changements de volume induits par diffusion, un nouveau couplage multiphysique Contraction et gonflement a été ajouté, et relie bidirectionnellement les interfaces Transport en milieu solide et Mécanique du Solide. Ce nouveau couplage peut être utilisé pour simuler les effets de changement de concentration dans un volume, et l'impact des contraintes sur la diffusion. Cela est utile par exemple dans les batteries, où de très grands changements de volume peuvent se produire en raison du transport des ions.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de Modèles avec le noeud Contraction et gonflement mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante, et une microbatterie dans la fenêtre graphique.

La fenêtre Réglages pour le couplage multiphysique Contraction et gonflement, utilisée pour modéliser le gonflement dans une microbatterie à l'état solide.

Formulation du contact pour les frontières internes

Une nouvelle fonctionnalité Contact Interne a été ajoutée à l'interface Mécanique du Solide. Elle permet d'inclure des conditions de contact au niveau des frontières internes, telles que des conditions de frottement, d'adhésion et de décohésion. Avec cette formulation, les paires de contact et les assemblages ne sont plus nécessaires, et l'analyse peut être géométriquement linéaire. Cette fonctionnalité peut être utilisée pour modéliser des assemblages boulonnés et des frontières séparées par décohésion.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de Modèles avec le noeud Contact interne mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante, et un modèle d'assemblage boulonné dans la fenêtre graphique.

La fenêtre Réglages du noeud Contact interne, utilisé pour modéliser un assemblage boulonné soumis à un chargement.

Nouvelle fonctionnalité par défaut Espace libre

Une nouvelle fonctionnalité par défaut, Espace libre, a été ajoutée à l'interface Electrostatique. Celle-ci définit les conditions physiques à proximité du dispositif modélisé, typiquement dans de l'air ou du vide. Cette fonctionnalité sert de point de départ pour un raffinement ultérieur, en proposant des fonctionnalités additionnelles — telles que Conservation de la charge dans les solides — pouvant être ajoutées pour spécifier localement les propriétés matériaux et les méthodes d'excitation.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de Modèles avec le noeud Espace libre mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante, et un modèle de capteur de pression dans la fenêtre graphique.

Un modèle de capteur de pression capacitif montrant le déplacement de la membrane avec en-dessous un domaine sur lequel la condition Espace libre est appliquée.

Dossier de la bibliothèque des matériaux composites

La nouvelle bibliothèque intégrée pour les Composites est divisée en trois groupes de matériaux: les constituants des fibres, les constituants de la matrice et les stratifiés. Cette fonctionnalité facilite l'implémentation de modèles utilisant des types courants de plis composites.

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