打开 COMSOL 的“研究”树，就像走进一家自助餐厅——菜单上写着“稳态 / 瞬态 / 频域 / 特征频率 / …”，到底先夹哪道菜？
下面带你用最短的时间把 8 种研究类型装进脑子里，并配上“上手就能跑”的实例模型，看完再也不迷路！
目录
- 时间域三兄弟
- 频率域四剑客
- 随机与响应谱：被忽略的“概率派”
- 快速选型流程图
- 常见踩坑指南
1. 时间域三兄弟
| 研究类型 | 一句话定义 | 官方案例/自建小例子 | 输出长什么样 |
|---|---|---|---|
| ① 稳态 Steady-State | 把 ∂/∂t 直接设为 0，只求“终点” | 散热器底板温度分布（Heat Transfer Module > Power Transistor on Circuit Board） | 一张恒定的温度云图，红色热、蓝色冷 |
| ② 瞬态 Transient | 让时间跑起来，看 u(x,t) 全过程 | 手机跌落 2 ms：结构瞬态 + 接触（Structural Module > Drop Test of a Mobile Phone） | 动图：应力波从四角往内部扩散 |
| ③ 瞬态模态叠加 | 先抓振型，再把时间积分投影到模态坐标 | 10 层框架地震 20 s，自由度 10^6，直接瞬态跑不动 → 模态叠加 50 阶 5 min 算完 | 楼顶位移时程曲线，快速且线性误差<2% |
2. 频率域四剑客
| 研究类型 | 一句话定义 | 官方案例/自建小例子 | 输出长什么样 |
|---|---|---|---|
| ④ 频域 Frequency Domain | 假设永远正弦，求解复振幅 | 5 G 手机天线 S11（RF Module > Planar Inverted-F Antenna 5G） | S 参数曲线：-30 dB 处的“坑”就是工作频点 |
| ⑤ 特征频率 Eigenfrequency | 不给激励，只看“天性”共振 | MEMS 陀螺仪 3 阶模态 22 kHz（MEMS Module > Gyroscope） | 振型动画：两质量反向振动，科里奥利耦合一目了然 |
| ⑥ 小信号分析 Small-Signal | 先直流非线性，再线性化扰动 | 锂电池 1 kHz~1 MHz 阻抗谱（Battery Module > Impedance Spectroscopy） | Nyquist 图：半圆直径=电荷转移阻抗 |
| ⑦ 频域模态 Mode Analysis | 无穷长波导，求传播常数 k | 90° 弯折波导高阶模泄漏（Wave Optics Module > Bent Waveguide） | 色散曲线：k 实部→传播，虚部→泄漏损耗 |
3. 随机与响应谱：被忽略的“概率派”
| 研究类型 | 一句话定义 | 官方案例/自建小例子 | 输出长什么样 |
|---|---|---|---|
| ⑧ 响应谱 Response Spectrum | 把地震/爆炸反应谱当“黑盒”输入，瞬间得峰值应力 | 8 度罕遇地震下的核电泵壳（Structural Module > Response Spectrum of a Building） | 一条红色带：最大主应力 112 MPa < 屈服，安全 |
| ⑨ 随机振动 Random Vibration | 功率谱密度 (PSD) 驱动，输出均方根 + 3σ 概率 | 车载 PCB 板 5~500 Hz 随机振动（MEMS Module > Random Vibration of a PCB） | 1σ 位移云图：绿色 20 µm，黄色 50 µm，红色 120 µm |
4. 快速选型流程图（保存到手机相册）
5. 常见踩坑指南
- 频域只能做线性！把橡胶、大变形滑移、接触非线性放进去，结果可能“假收敛”。
- 瞬态时间步长过大 = 高频成分被“抹平”。试试把输出时步设为激励周期的 1/20。
- 响应谱/随机振动默认零均值，别把重力当“静载荷”混在里面——先单独跑一个静力学，再叠加。
- 特征频率研究里加了载荷？COMSOL 会自动忽略，别被“看似有荷载”的界面骗了。
- 小信号分析第一步必须完全收敛，否则线性化点飘了，阻抗谱会多出假“半圆”。
6. 结语
把 9 种研究模式想成 9 把瑞士军刀：
- 稳态是“主刀”，日常 80% 场景；
- 瞬态是“锯子”，关键时刻才拔；
- 频域/特征频率/小信号是“螺丝刀组”，专治谐波与阻抗；
- 响应谱和随机振动是“开瓶器”，平时不起眼，地震车载全靠它。
下次再打开 COMSOL，不妨先问一句：
“我到底想看终点、过程，还是频率？”
答案一出口，研究类型就自动对上号了。祝各位建模愉快，收敛顺利！
