仿真结果记录

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文件职责

本文件只保存实际采用的设置、求解输出、文件索引和异常记录。建模方法见模型建立步骤，仿真与实验的比较及验证结论见仿真-实验对比。

第一阶段仅包含SS、BCC、FCC、CB、DC和TC六种点阵的低应变压缩机械模型，不记录压电电压、功率、整流或储能结果。

一、批次与版本

1.1 仿真批次

项目	实际记录
结果批次ID	—
建模人员	—
求解日期	—
COMSOL版本及Build	—
操作系统	—
处理器与内存	—
CAD版本	—
材料参数版本	—
接触与边界版本	—
网格规则版本	—
后处理脚本或软件版本	—
结果根目录	—

1.2 六构型模型文件

构型	CAD文件及版本	模型ID	COMSOL文件	最后求解时间	状态
SS	—	—	—	—	—
BCC	—	—	—	—	—
FCC	—	—	—	—	—
CB	—	—	—	—	—
DC	—	—	—	—	—
TC	—	—	—	—	—

1.3 实际采用设置

项目	实际采用值	来源或版本
弹性模量$E$	—	材料参数库
泊松比$\nu$	—	材料参数库
密度$\rho$	—	材料参数库
材料本构	—	—
材料方向性	—	—
Study类型	—	—
几何非线性	—	—
接触形式	—	—
摩擦设置	—	—
上压板约束	—	—
下压板约束	—	—
反力提取位置	—	六构型统一
非线性求解器	—	—
相对容差	—	—
最大迭代次数	—	—
位移延续方式	—	—
接触稳定设置	—	—

设置变更后建立新版本，不覆盖已经导出的结果。

二、求解前冻结项

项目	冻结值	确定依据	日期/版本
$u_{20}$定位和复算方法	插值后重新求解	模型建立步骤	—
$e_{20}$接受界限	—	求解精度与力值用途	—
正式位移点	至少含0、0.02、0.05、0.08和0.10 mm	模型建立步骤	—
0.02–0.08 mm附加拟合点	—	—	—
$k_{FE}$网格变化界限	—	—	—
D05/D10反力网格变化界限	—	—	—
$\Delta U_{FE}$网格变化界限	—	—	—
反力平衡差界限	—	求解容差	—
应力与应变极值提取规则	—	是否排除已确认的数值奇异点	—
材料线弹性应变范围	—	材料实测或可靠来源	—
D05/D10逐运行插值方法	—	仿真-实验对比	—

未冻结项目保持“—”。不能在看到六构型结果后将临时选择写成事前规则。

三、20 N参考点与原始文件

3.1 预载参考点

构型	插值区间 (mm)	复算$u_{20}$ (mm)	$F_{R,top}$ (N)	$F_{R,bottom}$ (N)	$e_{20}$ (%)	$U_{FE}(u_{20})$ (J)	接触状态	求解状态
SS	—	—	—	—	—	—	—	—
BCC	—	—	—	—	—	—	—	—
FCC	—	—	—	—	—	—	—	—
CB	—	—	—	—	—	—	—	—
DC	—	—	—	—	—	—	—	—
TC	—	—	—	—	—	—	—	—

3.2 原始结果索引

每个反力—位移文件至少包含$u_{top}$、相对位移$\delta$、上下压板反力、反力增量、反力平衡差、$U_{FE}$、$\Delta U_{FE}$、主应力、主应变、接触状态和求解状态。

构型	采用网格ID	位移点数	反力—位移数据	场结果文件	求解日志	导出日期
SS	—	—	—	—	—	—
BCC	—	—	—	—	—	—
FCC	—	—	—	—	—	—
CB	—	—	—	—	—	—
DC	—	—	—	—	—	—
TC	—	—	—	—	—	—

四、网格结果

4.1 粗、中、细网格输出

构型	网格等级	网格ID	单元数	自由度	最小单元尺寸 (mm)	$k_{FE}$ (N/mm)	D05 $\Delta F_{FE}$ (N)	D10 $\Delta F_{FE}$ (N)	D05 $\Delta U_{FE}$ (J)	D10 $\Delta U_{FE}$ (J)	状态
SS	粗	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
SS	中	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
SS	细	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
BCC	粗	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
BCC	中	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
BCC	细	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
FCC	粗	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
FCC	中	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
FCC	细	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
CB	粗	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
CB	中	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
CB	细	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
DC	粗	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
DC	中	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
DC	细	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
TC	粗	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
TC	中	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
TC	细	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—

4.2 相邻网格变化

每种构型分别记录粗—中和中—细两段。方向填写“增加”或“降低”；两段方向相反时，将非单调标为“是”。

构型	网格对	$r_k$ (%)	$r_{F,D05}$ (%)	$r_{F,D10}$ (%)	$r_{U,D05}$ (%)	$r_{U,D10}$ (%)	方向	非单调	处理
SS	粗—中	—	—	—	—	—	—	—	—
SS	中—细	—	—	—	—	—	—	—	—
BCC	粗—中	—	—	—	—	—	—	—	—
BCC	中—细	—	—	—	—	—	—	—	—
FCC	粗—中	—	—	—	—	—	—	—	—
FCC	中—细	—	—	—	—	—	—	—	—
CB	粗—中	—	—	—	—	—	—	—	—
CB	中—细	—	—	—	—	—	—	—	—
DC	粗—中	—	—	—	—	—	—	—	—
DC	中—细	—	—	—	—	—	—	—	—
TC	粗—中	—	—	—	—	—	—	—	—
TC	中—细	—	—	—	—	—	—	—	—

构型	最终网格ID	满足冻结规则	选择说明
SS	—	—	—
BCC	—	—	—
FCC	—	—	—
CB	—	—	—
DC	—	—	—
TC	—	—	—

五、六构型机械输出

5.1 低应变刚度

构型	模型ID	网格ID	拟合点数	$k_{FE}$ (N/mm)	$b_{FE}$ (N)	$R^2$	最大反力平衡差 (%)	求解状态
SS	—	—	—	—	—	—	—	—
BCC	—	—	—	—	—	—	—	—
FCC	—	—	—	—	—	—	—	—
CB	—	—	—	—	—	—	—	—
DC	—	—	—	—	—	—	—	—
TC	—	—	—	—	—	—	—	—

5.2 名义D05与D10输出

本表保留名义位移工况。与实验比较时使用第六节的逐运行实测位移映射。

构型	工况	${\delta }_{min}$ (mm)	${\delta }_{max}$ (mm)	$\Delta F_{min}$ (N)	$\Delta F_{max}$ (N)	$F_{amp,FE}$ (N)	$\Delta U_{FE}$ (J)
SS	D05	—	—	—	—	—	—
SS	D10	—	—	—	—	—	—
BCC	D05	—	—	—	—	—	—
BCC	D10	—	—	—	—	—	—
FCC	D05	—	—	—	—	—	—
FCC	D10	—	—	—	—	—	—
CB	D05	—	—	—	—	—	—
CB	D10	—	—	—	—	—	—
DC	D05	—	—	—	—	—	—
DC	D10	—	—	—	—	—	—
TC	D05	—	—	—	—	—	—
TC	D10	—	—	—	—	—	—

5.3 主应力、局部应变和应变能

${\sigma }_{3,min}$按带符号值记录，压缩应力大小可另报$|{\sigma }_{3,min}|$。$U_{FE}$是当前绝对状态的结构应变能，$\Delta U_{FE}$是相对20 N预载状态的增量。

构型	工况	${\sigma }_{1,max}$ (MPa)	${\sigma }_{3,min}$ (MPa)	${\sigma }_{vM,max}$ (MPa)	${\epsilon }_{1,max}$	${\epsilon }_{3,min}$	$U_{FE}$ (J)	$\Delta U_{FE}$ (J)	极值位置文件
SS	D05	—	—	—	—	—	—	—	—
SS	D10	—	—	—	—	—	—	—	—
BCC	D05	—	—	—	—	—	—	—	—
BCC	D10	—	—	—	—	—	—	—	—
FCC	D05	—	—	—	—	—	—	—	—
FCC	D10	—	—	—	—	—	—	—	—
CB	D05	—	—	—	—	—	—	—	—
CB	D10	—	—	—	—	—	—	—	—
DC	D05	—	—	—	—	—	—	—	—
DC	D10	—	—	—	—	—	—	—	—
TC	D05	—	—	—	—	—	—	—	—
TC	D10	—	—	—	—	—	—	—	—

构型	局部应变是否在冻结范围内	超出位置	线弹性模型状态	备注
SS	—	—	—	—
BCC	—	—	—	—
FCC	—	—	—	—
CB	—	—	—	—
DC	—	—	—	—
TC	—	—	—	—

若材料线弹性应变范围仍无可靠来源，线弹性模型状态填写“待确认”，不填“满足”。

六、实验运行与仿真曲线对应

D05和D10正式比较使用每次有效实验运行的实际位移端点。对应表以一行代表一次实验运行，不以构型平均值替代。完整表保存为独立数据文件，本节记录文件位置和字段。

数据集	文件位置	行数	生成脚本与版本	生成日期	检查状态
D05逐运行对应表	—	—	—	—	—
D10逐运行对应表	—	—	—	—	—

逐运行对应表至少包含：

运行ID	样品编号	PZT区组	构型	工况	实测${\delta }_{min}$	实测${\delta }_{max}$	模型ID	网格ID	仿真曲线文件	$F_{amp,FE}$	$\Delta U_{FE}$	插值状态
—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—

构型层面的仿真汇总由上述逐运行结果计算，并在仿真-实验对比中与实验结果对照。

七、图件与结构特征

构型	网格图	位移场	最大主应力图	最小主应力图	主应变图	接触压力图	图件版本
SS	—	—	—	—	—	—	—
BCC	—	—	—	—	—	—	—
FCC	—	—	—	—	—	—	—
CB	—	—	—	—	—	—	—
DC	—	—	—	—	—	—	—
TC	—	—	—	—	—	—	—

构型	主要传力路径	应力或应变集中位置	接触特征	随位移变化	网格敏感性	证据图
SS	—	—	—	—	—	—
BCC	—	—	—	—	—	—
FCC	—	—	—	—	—	—
CB	—	—	—	—	—	—
DC	—	—	—	—	—	—
TC	—	—	—	—	—	—

同类云图使用相同视角、色标范围、单位和变形显示比例。单独调整色标时，在图名中注明。

八、异常与设置变更

时间	构型/工况	原版本	问题或警告	修改内容	修改依据	新版本	结果处理
—	—	—	—	—	—	—	—

失败位移点、异常接触、非单调网格结果和设置变更均保留。不同构型采用不同设置时，在进入比较前说明原因。

九、实际执行的敏感性分析

因素	基准设置	变化设置	涉及构型	$\Delta k_{FE}$范围	D05反力变化范围	D10反力变化范围	结果文件	结论
弹性模量$E$	—	—	—	—	—	—	—	—
泊松比$\nu$	—	—	—	—	—	—	—	—
接触摩擦	—	—	—	—	—	—	—	—
几何非线性	—	—	—	—	—	—	—	—
几何尺寸	—	—	—	—	—	—	—	—
20 N参考方法	—	—	—	—	—	—	—	—
材料方向性	—	—	—	—	—	—	—	—

只填写实际执行的分析。变化范围和判定方法应在查看构型差异前确定。

十、结果交接

交接项	状态	位置
六构型几何与边界检查	—	—
20 N参考点与反力平衡	—	—
两段网格变化和最终网格	—	—
低应变刚度	—	本文件第五节
D05/D10逐运行对应表	—	本文件第六节
主应力、局部应变和应变能	—	本文件第五节
实验比较与验证结论	—	仿真-实验对比

十一、归档检查

• 六个CAD版本、模型ID和COMSOL文件可以对应；
• 材料、接触、边界、网格和求解器版本已经记录；
• 六构型均重新求解并记录$u_{20}$和$e_{20}$；
• 正式位移点和拟合点完整；
• 上、下压板总反力及平衡差已经导出；
• 粗—中、中—细两段网格变化已经保存；
• 非单调收敛已处理并保留记录；
• $k_{FE}$、$b_{FE}$、$R^2$和拟合点数已经保存；
• D05/D10逐运行位移映射可以追溯到样品和PZT区组；
• 最大与最小主应力、局部主应变、$U_{FE}$和$\Delta U_{FE}$已经保存；
• 局部线弹性适用性已经说明；
• 失败求解、警告和设置变更没有删除；
• 原始数据、场结果、云图和求解日志可以追溯；
• 第一阶段结果中没有压电电压或功率输出。