材料沉积是某些制造过程中的重要成分，包括焊接和添加剂制造。假设您想模拟这样的制造过程。在模拟过程中，您将面临的挑战是将其沉积的方式以零压力的状态引入。在这里，我们看看激活ComsolMultiphysics®软件中的功能及其如何促进材料沉积的模拟。
为什么要激活或停用材料？
想象一下，您想模拟处于熔融状态的结构材料，然后巩固。或者，该材料最初是固体的，然后融化。当您想模拟制造过程（例如电弧焊接，选择性激光熔化和选择性激光烧结）时，可能就是这种情况 - 最后两个是常见的添加剂制造方法。
在模拟加法制造过程时，材料激活很有用。Jonathan Juursema的3D打印机图像 - 自己的作品。获得许可CC BY-SA 3.0， 通过Wikimedia Commons。
您可以使用激活在模拟过程中以简单的方式激活或停用材料的节点。注意，激活节点可在ComsolMultiphysics®版本5.4版本中的附加结构力学模块和MEMS模块中使用。
材料的激活：天真的方法
模仿该物质在结构上不存在的一种方法是将其弹性刚度简单地降低到可以忽略的点。这样，其余的结构就可以自由变形，而不会“感觉到”结构较弱的材料。只要我们不想实际激活材料，这是一种可行的方法。
如果我们试图通过在模拟过程中的某个时候将其刚度恢复到标称水平来激活弱材料，就会出现问题。恢复刚度时，活化材料中存在的任何菌株都会突然产生应力。在大多数情况下，激活材料时，这不是预期的效果。相反，应以零应力的状态激活材料。这是更加物理的，因为我们通常希望模仿该材料被沉积或固化。
在无压力状态下激活材料
这激活节点避免了上述人为产生的应力的问题。该节点如前所述降低了非活性材料的刚度，但重要的是，它也消除了激活瞬间存在的任何弹性菌株。简而言之，材料以零应力的状态激活。
这激活节点位于线性弹性材料节点，如下图所示，可用于固体力学和膜接口。
这激活功能及其设置窗户。
这激活面板设置窗口包含两个设置，即：
- 激活表达
- 激活量表因子
这激活表达设置是您定义的逻辑表达式。它用于确定材料是否有效，并根据网格元素的集成点定义。例如，读取的激活表达式t
这激活量表因子设置定义了乘以弹性刚度以模拟该材料不存在的因素。它的默认值为10-5，但是如果愿意，您可以更改它。但是，一个太低的值可能会使刚度矩阵条件不足。
提供了两个内置变量来描述活动/非活动状态，即：
活跃无效
变量活跃指示材料的当前活动/非活动状态，而变量无效指示材料在模拟过程中是否在任何前几个点处活跃。如果是固体力学与标签的接口坚硬的，描述材料当前状态的变量称为固体。这无效可以使用变量来简化某些情况下激活表达式的公式，如下所示。
注意：如果材料发生多个激活/失活事件，则每次激活时都会去除弹性菌株。这意味着材料始终以零应力的状态激活，无论其历史如何，包括过去的激活或失活。未去除非弹性应变，例如塑料菌株。
让我们看一些如何使用的示例激活节点。
示例1：点式激活
作为一个简单的2D示例，假设您想逐步激活材料y方向作为时间，t，进展。想象中的“激活前部”以速度行驶，vel，因此，活性材料的区域由y
激活表达，用于侧面材料激活。
为了说明这一点，请考虑一个具有四个积分点（高斯点）的实体四边形元件，如下图所示。在上面的激活表达式中，通过评估激活表达来单独激活每个积分点。实际上，这意味着，如果单个网格元素具有多个集成点，则可以部分活跃。
网格元素中单个集成点的激活。
示例2：元素温度激活
现在，考虑一个您想激活整个网格元素的情况，而不是基于单个集成点。为此，您需要表达激活表达式，以便它对每个网格元素中的每个集成点都能平均评估。这可以使用质心操作员。如下图所示，在上一个示例中使用的激活表达式进行了修改。坐标y现在在网格元素质心上进行评估，这意味着激活表达式将对网格元素中所有集成点的相同值进行评估。
元素材料激活的激活表达。
在下图中的网格元素内部，对元素质心进行激活表达式，因此所有四个积分点均为活动性。
通过使用质心操作员，通过使用质心算子激活所有集成点。
示例3：使用先前的激活状态
假设您想模拟激光覆层过程随着时间的推移，填充材料被熔化并沉积。在这种情况下，激光束的当前位置定义了当前沉积材料的位置。从工艺开始时，激光束的整个轨迹来定义先前激活的材料的区域。（有关如何建模激光束运动的详细信息，您可以阅读此信息关于建模移动负载和约束的博客文章。）变量无效可以用来避免数学上描述这一轨迹。您可以在示意性地表达这种情况的激活表达：
（描述激光光束的当前位置的逻辑表达式）||实心
哪个指出，如果“描述激光光束的当前位置的逻辑表达式”是正确的，则该材料是活跃的或者如果材料在模拟期间的任何前一次（或参数步骤）处于活动状态。如果使用激活表达式没有无效变量，一旦激光束通过，材料将变得无活跃，这可能与预期的相反。
可视化结果
假设您已经模拟了一个随着时间的推移沉积材料的时间依赖性过程。仅针对域的活动部分显示结果可能很有趣。您可以使用变量来执行此操作活跃作为包含的逻辑表达式在里面筛选节点，如下图所示。请注意，取决于所选的履行类型活跃与基础相比，过滤可能显示出轻微的差异活跃在网格元素的集成点处定义的变量。
使用筛选节点仅显示域的活动部分。
关于激活节点的总结想法
在这篇博客文章中，我们描述了使用的不同方法激活在模拟过程中激活材料的节点。这激活节点使在模拟不同类型的制造工艺（例如焊接和添加剂制造）中模拟材料的沉积变得容易。如果您想检查使用的模型激活节点，单击下面的按钮以查看应用程序库中的层次板示例中的热初始应力。
评论（17）
Chamara Kumara
2018年12月18日我们可以使用移动的热源来进行传热问题。如果是。在哪里可以找到此激活选项？
MATS DANIELSSON
2018年12月18日你好！
激活节点仅适用于线性弹性材料。但是，您也可以在其他情况下使用变量“ ISACTIVE”和“ WASACTIVE”。请参见上面的示例3。
垫子
Chamara Kumara
2018年12月18日嗨，垫子
谢谢回复。
假设我们有一个移动的高斯体积热源。因此，我们必须在哪里指定这种“律师”。我们是否在分析函数中定义了这一点，我们将为热源定义，还是只是在热源节点下定义它。
简单的例子将不胜感激
Zhang
2019年1月15日嗨，垫子：
这对我来说是一个非常有趣且有用的话题。现在，我对Centroid操作员有点困惑。您能否进一步以更数学的层面解释该操作员？如果我将其视为一个元素上变量的卷平均值，是否正确？
非常感谢您的帮助和时间。
MATS DANIELSSON
2019年1月16日嗨，Chamara Kumara！
好吧，这取决于您打算做什么。
假设您已经对热源所采取的路径有描述。如果您的建模方法是在温度超过一定值时激活材料，那么即使温度随后降低，您也可能希望保持材料活跃。一个例子是，如果您想模拟焊接，即使在热源通过后，材料也应保留。在这种情况下，您可以在激活表达式中使用“遗传性”变量来“记住”以前的热源在某个位置激活材料。
或者，如示例3所示，如果您不解决实际的传热问题，那么简单地跟踪热源在哪里以及在哪里可能就足够了。
附带说明，您可以使用从固体力学或膜界面的激活变量“ ISARACTIVE”来修改材料特性，例如热电导率。
垫子
MATS DANIELSSON
2019年1月16日嗨，张！
否，引用comsol多物理学参考手册：“质心操作员评估了点所属的网格元素的表达式expr。”
垫子
安德里亚·罗伯托（Andrea Roberto Calore）
2019年1月28日亲爱的垫子，
如何使激活前端以2D的形式移动，以方形波形模式（如融合沉积建模）？
谢谢。
MATS DANIELSSON
2019年1月30日嗨，安德里亚！
这听起来类似于上面提出的另一个问题（关于移动热源）。看看这是否有帮助。否则，如果您的问题非常具体，则可以联系Comsol支持。
垫子
安德里亚·罗伯托（Andrea Roberto Calore）
2019年1月30日亲爱的垫子，
是的，谢谢您的答复。
但是，我不完全理解示例3。我已经对加热源的路径有一个数学表达，并且我想研究它的热传递。我读到我可以使用变量ISACTIVE，并且在其他地方也活跃，但是我应该在哪里输入激活条件？即使我想研究传热，仍在衬里弹性材料节点下的激活节点中？
谢谢。
MATS DANIELSSON
2019年1月30日嗨，安德里亚！
激活表达仅与使用激活节点的线性弹性材料有关。因此，如果您使用有关热源的位置（您知道）或计算温度方面的信息来表达激活表达式，这将决定如何在模拟过程中激活线性弹性材料。现在，对于不活跃的材料，您可能不仅要修改弹性特性，还要修改诸如导热率之类的属性。为此，您可以使用变量ISARTIVE。假设您想模拟导热率，具体取决于材料是否有效。然后可以将热导率的表达表示为K0+K*固体。与k相比，K0很小。
垫子
安德里亚·罗伯托（Andrea Roberto Calore）
2019年1月30日亲爱的垫子，
我的道歉，但我在您的答复中找不到问题的答案。我想建模如何将材料沉积为例子3在周围加热空气。因此，材料会随着时间的推移而沉积。我认为激活节点是答案，但这仅属于线性弹性材料。然后我应该在哪里使用激活表达式？谢谢。
安德里亚·罗伯托（Andrea Roberto Calore）
2019年2月6日亲爱的垫子，
我成功实施了模拟沉积过程的激活节点。不过，我对如何模拟温度前线有疑问。我尝试通过将平淡的挤出温度放在固体和液体物理中传热的初始值节点，但新鲜激活的（沉积）材料比预期的要冷。感谢您的帮助。
布莱恩·克里斯托弗（Brianne Christopher）
2019年2月6日你好安德里亚，
感谢您的评论！
请与我们的支持团队联系以寻求建模方面的其他帮助。
在线支持中心：//www.dvdachetez.com/support
电子邮件：support@comsol.com
谢谢你！
法里德·瓦法达（Farid Vafadar）
2019年5月2日嗨，垫子！
是否可以使用COMSOL软件模拟FDM（融合沉积建模）过程，以确定由于细丝热活动而导致的残余应力和挠度？
如果没有，是否有任何有用的软件？据我所知，为了在Abaqus或Ansys中这样做，它需要使用一些子例程。
您忠诚的，
法里德·瓦法达（Farid Vafadar）
MATS DANIELSSON
2019年5月3日亲爱的法里德，
在激活功能的局限性内，您应该能够在沉积过程模型中计算应力。如果您有与您希望捕获的特定现象有关的非常具体的问题，请与我们的支持团队联系以寻求建模方面的其他帮助。
在线支持中心：//www.dvdachetez.com/support
电子邮件：support@comsol.com
恐怕我无法对其他软件发表评论。
垫子
弗拉基米尔·布尔瓦斯（Vladimir Buelvas）
2020年2月27日你好：
我正在尝试逐层建造一个路堤，我听到有人谈到了激活节点，我有5.2版本，但是该版本没有该模块，如果变化，压力，加热属性，我该如何建模此情况。，边界条件随时间变化。谢谢
帕克·哈利
2020年10月17日这些技巧确实很好，有用。因此，每个人都尝试在博客中讲述的方法。因此，请保留分享。另外，我是阿联酋迪拜笔记本电脑维修的技术人员。如果有人需要帮助，只需访问：https://atdoorstep.ae/dubai/laptop-repair