Sehen Sie, wie die Multiphysik-Simulation in Forschung und Entwicklung eingesetzt wird
Ingenieure, Forscher und Wissenschaftler aus allen Branchen nutzen die Multiphysik-Simulation, um innovative Produktdesigns und -prozesse zu erforschen und zu entwickeln. Lassen Sie sich von Fachbeiträgen und Vorträgen inspirieren, die sie auf der COMSOL Conference präsentiert haben. Durchsuchen Sie die untenstehende Auswahl, verwenden Sie die Schnellsuche, um eine bestimmte Präsentation zu finden, oder filtern Sie nach einem bestimmten Anwendungsbereich.
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Abstract 摘要 阳极键合是MEMS制造中常用的键合工艺技术，广泛应用于晶圆级封装。然而，键合过程中存在温度变化，而键合材料的CTE差异是引起热应力的主要原因，热应力过大会造成晶圆变形、裂纹及键合失效，从而影响器件可靠性和热性能指标（如热滞性、热重复性等）。本文采用通用COMSOL仿真软件，系统分析晶圆在键合工艺过程中产生的热应力分布，并探索工艺参数优化策略。 基于实际工艺条件，建立了三维多物理场模型，耦合热传导、结构力学和电化学模块，模拟键合过程中产生的温度场和应力场演变。本文考虑了晶圆与玻璃材料的物理属性，玻璃厚度、键合面积等对压膜温度、应力分布的影响。 ... Mehr lesen
随着钛合金、镍基高温合金、金属间化合物等新材料的广泛应用，其本身高强高硬、高温性能优异等特点对传统切削加工带来了刀具寿命的挑战。为此，放电加工如电火花加工、电弧加工等非接触式加工得到了越来越广泛的应用。放电加工利用高温等离子体熔化甚至汽化工件，形成蚀坑达到材料去除的目的。为了评估放电加工对工件材料的影响，本模型以钛合金的电弧放电为例，利用COMSOL的传热模块和固体力学模块为基础，搭建了单次放电材料蚀除过程和残余应力预测模型，模型在传热模块中考虑了材料的物态变化。模型通过变形几何模块，用热量驱动边界移动，模拟等离子体加热熔化汽化材料的过程 ... Mehr lesen
采用有限元方法建立了4H-SiC单晶生长过程热弹性应力和位错滑移的数值模型，考虑了晶体直径、生长温度和离轴生长的影响。利用COMSOL Multiphysics软件的固体传热和热辐射物理场，计算了晶体生长炉内二维轴对称全局温度场，将计算得到的晶体二维温度分布通过软件转化为三维温度分布。基于固体力学和数学模块的域微分方程物理场进行了三维各向异性热应力和位错密度的计算。通过软件定义了位错滑移平面的法向量和滑移方向，计算得到了沿基平面和棱柱面滑移方向的分解剪切应力。通过在软件中建立旋转坐标系来考虑籽晶离轴角对晶体生长的影响，通过参数化计算实现了不同离轴角情况下的对比 ... Mehr lesen
本文是关于电器设备腔体阀门闭合时的橡胶类密封圈的形变和应力状态分析，涉及到COMSOL Multiphysics 中的多体动力学模块和固体力学中超弹性材料模块，难点在于分析中同时涉及到材料、几何、接触非线性问题，阀门最终停止位置也由密封圈的接触状态决定。 橡胶类密封圈受载荷作用时会产生大的变形，此时基于小变形假设的线弹性有限元解法属于线性分析领域已不在适用，橡胶类密封圈的形变量及压缩状态会影响到该阀体的密封和使用性能，而本文所涉密封圈不仅具有材料非线性，还有伴随有大形变和大应变的几何非线性，在阀体工作过程中还会伴随有刚体位移，边界条件会随着位移变化而改变 ... Mehr lesen
为深入研究大型薄壁构件电火花放电加工（EDM）小孔过程中材料的蚀除机制与热应力分布规律，本研究采用 COMSOL Multiphysics 中固体传热模块和固体力学模块建立了热-力耦合模型进行分析。模型综合考虑了放电通道内的瞬态热源和料热物性随温度的变化。通过在 COMSOL 中设置瞬态高斯热流密度函数，模拟连续脉冲放电对工件表面的能量输入，并进一步追踪温度场的时空演化，模拟材料蚀除过程。结果显示温度梯度在径向与深度方向上的差异则引起了明显的热应力集中，并产生了拉应力-压应力-拉应力交替分布的规律。本文所构建的 COMSOL 多物理场仿真模型不仅能够较为准确地揭示 ... Mehr lesen
在人工智能迅速发展的背景下，本研究聚焦于深海无人潜航器（UUV）耐压壳结构的抗压强度预测问题。通过构建深度神经网络模型，实现了耐压壳体全域应力与变形的秒级高精度智能预报。该模型能够精准预测壳体表面及内部任意位置的应力分布与变形，计算耗时控制在秒级范围内，大幅提升了设计评估效率。经验证，模型对深海无人潜航器耐压壳最大应力的预测结果与有限元高保真仿真结果的相对误差小于5%，展现出良好的工程适用性。这一方法为UUV耐压壳结构的设计与评估提供了高效可靠的新途径。 Mehr lesen
大直径区熔法（FZ）硅单晶（尤其是8英寸单晶）是制造绝缘栅双极晶体管（IGBT）和快恢复二极管（FRD）等高压器件的关键材料，但其生产受限于脊状断裂缺陷导致的晶体生长成品率低下。本研究以量产型8英寸(100)晶向与5英寸(111)晶向单晶为对象（后者用于研究体缺陷传播），探究8英寸区熔法硅单晶中夹杂物诱导的脊状断裂机制。通过扫描电子显微镜、能谱分析和机械化学抛光技术，我们识别出两种失效机制：表面源碳夹杂物（可能源自初始加热阶段石墨件磨损产生的碳化硅颗粒）会诱发孪晶形成，而体源微晶硅夹杂物则引发位错和裂纹。此外，我们建立了基于COMSOL的多物理场耦合数值模型 ... Mehr lesen
芯粒（Chiplet）被认为是后摩尔时代持续提高芯片性能和集成度的主要技术路径，也是我高端芯片突破国外封锁的关键途径。可靠性评估是实现Chiplet高性能、高安全、高可靠发展的有效保障。 玻璃通孔（TGV）互连技术具有高频电学特征优异、成本低、工艺流程简单、机械稳定性强等应用优势，成为一种实现Chiplet集成的重要解决方案。传统方法通过切片与缺陷形貌观察来验证TGV的应力应变趋势，但该方法受制样机械应力影响且耗时长，降低了学术与产业协作效率。为了探索TGV在电-热-力多物理场作用下的可靠性规律，亟需一种高效、低成本的TGV应力和结构影响的仿真分析方法。 ... Mehr lesen
为满足电动汽车对长续航和快充电的需求，提升锂离子电池的能量密度和快充性能至关重要。锂离子电池在快速充放电过程中的电极结构退化问题已成为制约其性能提升的关键瓶颈。尤其在高倍率循环条件下，电极活性颗粒内部会因锂离子浓度梯度和相变引发的非均匀体积膨胀而产生显著的机械应力，进而导致微裂纹的萌生与扩展。本研究建立了耦合锂离子扩散、相变、应力演化及断裂过程的COMSOL模型，系统研究了单晶电极颗粒、二级电极颗粒和厚电极的断裂行为。在单晶颗粒尺度，建立了耦合锂扩散、相变、应力与断裂的相场模型。研究发现脱锂路径具有取向依赖性，导致非均匀相变与晶格失配应力 ... Mehr lesen
页岩储层水力压裂中的裂缝扩展行为直接影响裂缝网络形态与油气产能提升。本文基于 COMSOL Multiphysics 建立三维流固耦合压裂数值模型，模拟并分析了五类典型压裂情形：单一裂缝扩展、两簇裂缝扩展及互相干扰、三簇对称压裂、三簇完全压裂以及水平主裂缝与垂向天然裂缝相交的情形。本文首先介绍了耦合力学与孔隙流体动力学控制方程、材料与边界条件，然后引入室内实体实验参数作为模型校核（包括页岩破裂韧性、抗拉强度、弹性模量与渗透率等特性）。在 COMSOL 中采用损伤参数化的线弹性-弹塑性破裂捕捉策略，并结合能量释放率与临界应力强度因子判据来判定裂缝的起裂与扩展。数值结果显示 ... Mehr lesen