Abaqus中的多物理場仿真與分析
結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體動力學(xué)、熱力學(xué)和電磁學(xué)等不同物理學(xué)科密相連，因為多種物理現(xiàn)象之間的相互作用以及能量形式的轉(zhuǎn)換在許多工業(yè)應(yīng)用中至關(guān)重要。
例如，要設(shè)計出高效可靠的鋰離子電池，工程師不僅要考慮電化學(xué)行為，還必須關(guān)注電解質(zhì)的熱失控、流體動力學(xué)，以及結(jié)構(gòu)的彎曲和膨脹。即使在制造過程中，也必須對多物理效應(yīng)進行精確控制，無論是注塑成型中的塑性流動還是電子裝配過程中的水分積聚。
Abaqus Unified FEA產(chǎn)品套件具備強大的多物理場求解能力。這些功能經(jīng)過多年發(fā)展，現(xiàn)已完全集成為Abaqus的核心功能，廣泛應(yīng)用于各類產(chǎn)品與工程項目的諸多工程應(yīng)用中。
多物理場技術(shù)自Abaqus構(gòu)建之初便已融入其中。自 Abaqus V2（1979 年）發(fā)布以來，Abaqus/Aqua 就開始用于仿真海上管道柔性結(jié)構(gòu)的流體動力波載荷。多年來，Abaqus不斷增強其多物理場功能，包括流體、熱、電耦合等，以下列出了這些功能的更多應(yīng)用。

在Abaqus中創(chuàng)建多物理場仿真流程
針對這些具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用，Abaqus提供了多種多物理場仿真功能，包括順序結(jié)果映射、全耦合求解程序和協(xié)同仿真：
順序結(jié)果映射——Abaqus中的外場功能為將上游仿真結(jié)果映射至Abaqus仿真提供了一個通用框架。例如，將上游熱傳導(dǎo)仿真中的溫度映射到Abaqus，或?qū)⑸嫌瘟黧w動力學(xué)仿真中的壓力映射到Abaqus中。
全耦合仿真——當(dāng)單向耦合無法滿足需求時，Abaqus提供全耦合求解程序，涵蓋熱應(yīng)力、熱電化學(xué)結(jié)構(gòu)、聲學(xué)結(jié)構(gòu)以及通過多孔介質(zhì)的流體流動等多種情形。
協(xié)同仿真——開放的協(xié)同仿真框架使Abaqus能夠連接外部求解器。

Abaqus Multiphysics的優(yōu)勢在于，它能讓Abaqus structural FEA用戶輕松求解多物理場問題。使用相同的模型、相同的元素庫、相同的材料數(shù)據(jù)和相同的載荷歷史，Abaqus structural FEA模型能夠便捷地擴展，以納入更多物理相互作用。

Abaqus 內(nèi)的多物理場功能

耦合歐拉-拉格朗日仿真
借助 Abaqus 中的耦合歐拉-拉格朗日 (CEL) 方法，工程師和科學(xué)家可以對注重結(jié)構(gòu)與流體相互作用的問題進行模擬。該功能不依賴多個軟件產(chǎn)品的耦合，而是在 Abaqus 內(nèi)同時求解流體結(jié)構(gòu)相互作用 (FSI) 問題。

靜水-流體-機械仿真
借助靜水-流體-機械多物理場功能，用戶能夠在其模型中考慮完全封閉的氣體或液體腔室的影響。這對于仿真氣球、氣囊、座椅墊、運動鞋、未滿載的油箱和其他容器、空氣彈簧、靜脈輸液袋，以及任何其他需要考慮封閉空間內(nèi)壓力-體積關(guān)系和封閉液體能量的應(yīng)用都非常有用。

壓電-機械仿真
Abaqus提供完整的雙向靜電壓電-機械仿真能力，能夠模擬電流引起材料應(yīng)變（及形變），以及應(yīng)力引起電勢變化的情況。

結(jié)構(gòu)-聲學(xué)仿真
結(jié)構(gòu)與聲學(xué)的相互作用涉及多個應(yīng)用領(lǐng)域，包括噪聲傳輸、輻射、聲波衰減或增強等。Abaqus集成了噪聲仿真功能，在用戶所熟悉的Abaqus工作流程中，可以輕松執(zhí)行全耦合的結(jié)構(gòu)聲學(xué)仿真。

熱-電仿真
電流產(chǎn)生熱量，熱量變化導(dǎo)致電阻率變化，而電阻率的變化又會影響電流。此類仿真適用于敏感電子設(shè)備（如保險絲、連接器、電路跡線和燈泡燈絲）。

熱-機械仿真
熱與機械相互作用的范圍從簡單的熱應(yīng)力（從熱仿真到應(yīng)力分析的單向耦合）到更復(fù)雜的摩擦驅(qū)動熱傳遞（例如，在制動系統(tǒng)中，摩擦滑動產(chǎn)生熱量），再到全耦合的溫度-位移仿真（其中運動影響熱傳遞，熱傳遞又反過來影響運動）。

熱-流體-機械仿真
在許多工業(yè)流程中，濕度與熱量對產(chǎn)品性能或裝配過程中行為的綜合影響，往往具有至關(guān)重要的意義。通過同時考慮產(chǎn)品在實際操作條件下的復(fù)雜行為，設(shè)計人員和工程師能夠確定出最理想的設(shè)計方案或制造流程，以實現(xiàn)預(yù)定的性能目標(biāo)。

結(jié)構(gòu)-孔壓仿真
水對土壤在荷載作用下行為的影響異常復(fù)雜，解決這一問題需要一種精密的耦合方法，才能提供可靠的仿真結(jié)果，從而為設(shè)計決策提供信心。