在眾多材料和工藝仿真方面的軟件中,，COMSOL Multiphysics以其多物理場耦合方面的優(yōu)勢和靈活的外部應用程序接口(API),，使得COMSOL Multiphysics在多物理場求解方面展現(xiàn)出了非凡的解決問題的能力,。中山大學黃智恒教授一直致力于集成材料/工藝模擬與仿真方面的研究，最近黃教授巧妙地將材料熱力學計算軟件MTDATA以及科學計算軟件MATLAB,，成功地應用到了COMSOL Multiphysics多物理場耦合計算中,，解決了一系列材料動力學問題，在此基礎上構建了以COMSOL Multiphysics 為核心的集成材料與工藝仿真平臺,。

　　一,、COMSOL Multiphysics與MATLAB的接口

　　COMSOL Multiphysics提供了與MATLAB的完美接口—— LiveLink for MATLAB。在整體環(huán)境下,，用戶可以像在MATLAB中那樣保存和運行文件,，為用戶使用其他建模方法自由地對基于模型的偏微分方程、模擬運算和結果分析進行整合提供了方便,。

　　運行COMSOL with MALTAB模式,，不但可以讓COMSOL Multiphysics調用MALTAB內(nèi)核及其所包含的所有工具箱，更能夠使用命令行的形式操作物理模型,，如圖1所示,。

　　二、COMSOL Multiphysics與MTDATA的接口

　　由于COMSOL Multiphysics與MATLAB的無縫鏈接,，任何一個COMSOL Multiphysics創(chuàng)建的模型(.mph文件)都可以保存為MATLAB m文件,，并在MATLAB環(huán)境中運行。所以,，MATLAB與 MTDATA的接口可以應用于COMSOL Multiphysics中,。需要注意的是，COMSOL Multiphysics模型在調用MTDATA DLL中的函數(shù)和子程序時,，只需被載入(load)一次,。如果MTDATA DLL已經(jīng)被載 入內(nèi)存中，而再次重復載入時就會提示鏈接錯誤,。

　　COMSOL Multiphysics與MTDATA,、MATLAB三種軟件之間的鏈接機制,，如圖2所示,。

焊料組分和尺寸效應對銅焊點溶解的影響，如圖5所示,。

　　以Cu-Sn兩元素四相(Sn,、Cu6Sn5、Cu3Sn以及Cu)系統(tǒng)為例,，首先在COMSOL Multiphysics中創(chuàng)建有限元幾何模型和劃分網(wǎng)格,，如圖3所示。

　　擴散方程通過COMSOL Multiphysics中的PDE模式的一般形式(General From)進行定義和求解,?；瘜W勢與摩爾體積利用MATLAB與MTDATA的接口進行計算,，從而求解動力學過程圖。在浸焊過程中,，銅溶解動力學過程仿真結果,，如圖4所示。

　　利用COMSOL Multiphysics模擬的材料晶體生長過程,，如圖6所示,。 界面微結構仿真結果，如圖7所示,。

　　相場晶體模型模擬結果,，如圖8所示。

　　四,、COMSOL Multiphysics靈活的API

　　COMSOL Multiphysics是一款業(yè)界領先的科學仿真軟件,，主要是利用偏微分方程來對系統(tǒng)建模和仿真。它的特別之處在于它的多物理場耦合處理能力,。從事專業(yè)科學研究的科研人員也可以開發(fā)具有專業(yè)用戶界面和方程設置的附加模塊?，F(xiàn)在，已經(jīng)有的模塊包括化工,、地球科學,、電磁場、熱傳導,、微機電系統(tǒng)以及結構力學等模塊,。軟件可以在多種操作系統(tǒng)上使用，包括Windows,、Linux,、Solaris和HP-UX等系統(tǒng)。其他可選軟件包有CAD輸入模塊以及COMSOL化學反應工程實驗室等,。