COMSOL Multiphysics?软件 6.0 版本增加了一个功能，可以方便地建模压电器件的应用。软件内置压电波，时域显式现有的间歇伽辽金接口方法（dG 或 dG-FEM）从应用于流体和线弹性材料的声学扩展到压电介质。这是一种高效的可选方案，模拟传输距离相对于波长较远的声波的生成和接收。如超声成像、无损检测 (NDT)、该功能可用于模拟流量计和叉指声表面波器件COMSOL模拟。接下来，让我们详细了解这个功能。
时域显式压电波多物理场接口位于声学中> 弹性波分支下，可用于二维、二维轴对称和三维分析。
如何从添加物理场访问新的接口。
该接口可以建模正反压电效应，并以应变电荷或应力电荷的形式表示压电耦合。因此，当压电设备用作发射器、接收器或两者时，该接口适用于大型瞬态声学问题。多物理场接口采用弹性波、时域显式接口和静电接口，时域显式接口采用新的压电效应多物理场耦合结合。弹性波部分采用高阶间歇伽辽金公式实现，采用时域显式求解器求解；采用有限元法解决静电问题（FEM）实现的代数方程系统在每个时间步长求解。这使得我们可以通过显式时间步长来解决完全耦合的问题，只有基于矩阵的静电方程才能解决。一般来说，这构成了一种高效的内存方法，也非常适合集群分布式计算。
压电波，时域显式接口这里显示的用户界面角钢梁无损检测教程模型。
当添加压电波和时域显式多物理场接口时，每个物理场包含两个材料模型来解释不同材料之间的本构关系。弹性波，时域显式物理场包含一种线性弹性材料弹性波、时域显式模型材料节点和压电域专用压电材料节点。
瑞利阻尼可以添加到两种材料模型中，包括机械损失。同时，静电物理场接口包含用于传统介电材料的接口电荷守恒材料节点和用于压电域的电荷守恒，压电节点。前者支持传导损耗，而后者支持弥散模型用于捕获介电损耗。然后，使用压电效应，时域显式多物理场特征将两个物理场中的压电材料模型耦合起来。
正如文章中弹性波、时域显式接口简介所解释的，在耦合具有不同属性的域时，使用几何装配体和非共形网格非常重要，这对于压电设备的应用几乎总是正确的。
简而言之，这是为了避免由于特定材料域中不必要的小网格单元而导致内部解决器的时间长度过小；时间长度取决于局部网格的大小和声速，也称为单位波时间尺度。
如下图所示，角钢梁无损检测教学模型，COMSOL我们使用不同的网格尺寸来离散具有不同材料属性的物理区域，网格在材料界面上是不一致的。建议始终使用打印来提高性能和稳定性。在关于弹性波、时域显式界面介绍的文章中
非共形网格的放大图像用于角钢梁无损检测教学模型。不同的颜色表示不同的材料。
在 COMSOL Multiphysics 6.在0 版本中，我们可以更方便地使用非共形网格设置模型。当几何部件形成组装连接并创建一致对时，连续性自动添加节点时域显式弹性波物理场，并选择所有一致的边界（如下所示）。这确保了法向应力的连续性，并提高了建模速度，因此可以模拟材料不连续界面中的所有现象。
装配几何时，弹性波和时域显式物理场接口将自动添加连续节点。
下面的动画显示，当信号到达测试样品表面时，传感器发送的纵向（压缩）波转换为折射的剪切（横向）波。纵向波显示为蓝色，剪切波显示为橙色。剪切波被测试对象中的缺陷反射、传输和接受。这是角钢梁无损检测的工作原理，因为剪切波具有较低的衰减和较短的波长，所有可以检测到较小的缺陷。
角钢梁无损检测教学模型显示了材料界面的波折和反射。
在后处理时COMSOL模拟，最重要的是记住因变量是由四阶单元分散的。在绘图时，我们可以通过质量在每个网格单元中设置高分辨率来查看空间细节。
现在我们可以在后处理中直接使用单元波时间尺度变量 elte.wtc，给出全局最小值的最小单元波时间尺度变量 elte.wtcMin。单元波的时间尺度与求解器的时间步长直接相关，因此检查其值有助于识别模型中有问题的网格单元。绘制此变量时，将分辨率设置为无细化和平滑。这两种设置都可以绘制质量在部分中找到。
注：关于时域显式接口后处理结果的其他注意事项，我们在本文中讨论了弹性波、时域显式接口简介。
当声音传播路径包括流体时，可以添加：
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压力声学，时域显式接口用于流体中的线性波传播，或
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非线性压力声学，时域显式接口，用于捕捉流体中波传播产生的高谐波。
内置声-结构耦合功能可以将这些接口中的任何一个耦合到弹性波和时域显式接口有两种耦合类型：一种是声音–时域显式结构边界耦合用于实体和流体的结合，以及使用一致网格离散的几何形状，以及对、声–时域显式结构边界耦合用于使用非共形网格的组装几何。由于固体和流体之间的巨大性质差异，一致性更有利于声结构相互作用分析中的耦合特性。对于本应用程序的示例，您可以查看使用压电换能器的超声波流量计教程。该模型使用传感器-水界面的耦合特性来捕获材料不连续的声音传输和反射。
超声波流量计教程模型用于压电换能器的时域显式多物理场特征。