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CAD 导入模块

在 COMSOL Multiphysics® 中导入和修复 CAD 文件

COMSOL Multiphysics® 仿真软件的附加“CAD 导入模块”通过两种方式为您的建模工作流程提供全面的支持。首先，支持导入来自第三方 CAD 软件的各种几何文件，包括 Parasolid® 和 ACIS® 格式、标准格式（如 STEP 和 IGES），以及各种 CAD 系统的原生文件格式。其次，还提供了多种工具用来修复在文件导入和转换过程中出现的几何错误，以及通过特征去除操作来简化不必要的几何细节，并移除会生成多余网格的几何实体。

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燃气轮机模型的灰色 CAD 几何图形。

导入 CAD 文件

大多数 CAD 软件都支持导出 Parasolid®、ACIS®、STEP 和 IGES 文件格式。用户可以使用“CAD 导入模块”轻松地将这些格式的文件导入 COMSOL Multiphysics®。此外，还可以导入各种 CAD 软件，如 SOLIDWORKS®、Inventor®、PTC Creo Parametric™、NX™ 和 AutoCAD® 的原生文件格式；File Import for CATIA® V5 的原生文件格式可以通过独立的接口产品来导入。安装“CAD 导入模块”后，软件通过自带的 Parasolid® 几何引擎，自动将所有 CAD 模型和文件都转换成 Parasolid® 几何格式。

在此基础上，COMSOL Multiphysics® 和附加的“CAD 导入模块”还可以进一步用来修改导入的几何模型，不仅支持对几何模型的修复，还支持其他类型的更改，如围绕已有 CAD 模型创建新的几何域，用于 CFD、声学或电磁分析。大多数 CAD 模型都来自于待生产的零件的几何结构，仿真可以分析这些零件及周围发生的物理现象（比如空气流动）。更改几何模型后，用户还可以使用“CAD 导入模块”将这些几何导出为 IGES、STEP、Parasolid® 或 ACIS® 文件格式，以便继续将其导入其他工具中使用。

导入功能支持关联几何导入，以保留几何中的物理场和其他设置。导入文件后，软件会立即读取 CAD 文件中的信息，以识别其中的几何实体。如果由于设计更改而需要重新导入文件，COMSOL Multiphysics® 中的所有选择都将根据关联规则进行更新和保留，以避免重复工作。如果 CAD 文件是使用创建它们的软件原生格式保存的，则在导入这些文件时，通常可以获取这些信息。

“导入”节点“设置”窗口的特写视图和排气歧管的 CAD 模型。

支持的文件导入和导出格式

请注意，并非所有文件格式在所有操作系统上均受支持；有关详细信息，请参见系统要求。COMSOL Multiphysics® 支持 STL、PLY、3MF 表面网格格式，而无需任何附加产品。

文件格式 扩展名 版本 导入 导出
ACIS® .sat, .sab, .asat, .asab 2024 1.0 及以下版本（导入）,
R4, R7, 2016 1.0（导出）
AutoCAD® .dwg 2.5–2025
AutoCAD® DXF™ .dxf 2.5–2025
IGES .igs, .iges 5.3 及以下版本
Inventor® 装配 .iam 11–2025
Inventor® 零件 .ipt 6–2025
NX™ .prt 2406 及以下版本
Parasolid® .x_t, .xmt_txt, .x_b, .xmt_bin V37.0 及以下版本
PTC Creo Parametric™ .prt, .asm 1.0–11.0
PTC Pro/ENGINEER® .prt, .asm 16 到 Wildfire® 5.0
SOLIDWORKS® .sldprt, .sldasm 98–2025
STEP .step AP203, AP214, AP242（导入）,
AP203（导出）

几何修复

构建 CAD 模型的目的是获取实际零件的数字模型，其中包含产品的三维几何结构和所需的制造信息。尽管三维 CAD 几何通常能够真实地反映它所表征的实际物体，但在整个几何模型中可能存在难以察觉的微小异常，这些异常可能由以下原因引起：计算机在数值上表征复杂形状的能力有限、一些旧 CAD 文件格式的限制、人为错误或不同文件格式之间的数据转换等。这些微小异常可能导致相邻面的边不完全贴合，或者面法向与边的方向不一致等，这些问题反过来会使得在 COMSOL Multiphysics® 中生成网格时，无法形成有效的封闭几何对象。因此，在导入过程中，系统始终会默认执行几何修复操作，以确保用户的后续仿真工作能够顺利进行。

除了在导入时进行自动修复以外，“CAD 导入模块”还提供了导入后手动修复 CAD 模型的功能。例如，您可以手动选择多个面并将它们接合在一起，通过使用指定的容差来封闭间隙，从而形成实体。此外，还可以自动定位间隙的边，并使用这些边作为输入生成一个新面来覆盖间隙，进而形成实体。

 

Automatic Geometry Cleanup

Even after a CAD model has been properly repaired, it may still be challenging to use in a simulation due to geometric complexity and the presence of many small features. If not removed before meshing, these features can lead to an excessive number of mesh elements, increasing computational demands more than necessary.

To simplify the geometry and reduce the simulation size, small features such as slivers, short edges, narrow gaps, and thin domains are automatically identified and removed in preparation for analysis. The cleanup process is transparent and includes editable steps. An optional wizard can be used to adjust the detail size tolerance and select which cleanup operations to apply.

Depending on the type and complexity of the features, the automatic cleanup can apply different methods, including virtual geometry operations, tools from the CAD Import Module or Design Module, and, in some cases, switching to a mesh-based representation of the geometry.

去除冗余几何特征，简化仿真分析

即使经过适当修复，CAD 几何模型仍可能具有复杂的几何结构，包含大量的几何细节，在进行仿真分析时依然难以使用。如果在划分网格之前从几何中移除这些问题，就可以避免它们造成的网格单元数激增而消耗的更多计算资源。

尽管像圆角、槽、螺纹和孔等一些几何细节在最终的制造过程中不可或缺，但它们可能对某些类型的仿真分析来说无关紧要。“CAD 导入模块”提供了实用便捷的工具，可帮助您去除这些细节并简化几何结构。用户可以删除圆角和倒角；填充孔以及删除多组面，通过填充或修补功能将这些面转换为均匀表面。

就 CAD 建模和导入过程本身而言，也可能产生其他不必要的几何特征，如小面、长条面、尖峰和短边。对于这些意外生成的几何细节，用户可以在操作界面中选择它们的类型，指定一个容差值来标识属于这一类型的所有几何特征并将其移除。此外，还可以利用为修复操作指定的相同容差，在导入过程中自动执行特征去除操作。

一个特写视图，其中已修复 CAD 几何中的长条面并改进网格。
具有和不具有槽和孔的 CAD 几何特写视图并排显示以进行比较。
具有和不具有圆角的 CAD 几何特写视图并排显示以进行比较。
具有和不具有端盖面的 CAD 几何特写视图并排显示以进行比较。

执行虚拟几何操作，简化网格

虚拟几何操作类似于特征去除操作，但不同的是，虚拟几何操作不会改变几何结构，而是指示网格生成器忽略一些对仿真影响不大或与所需仿真不是特别相关的特征。随后，系统会对虚拟几何进行网格划分。这些操作包括：忽略顶点、边和面；形成复合边和复合面；塌陷边和面等。

通过以下两种方式来执行虚拟几何操作：手动选择要忽略的面、边和顶点，或使用自动的移除细节 操作，通过使用一系列虚拟操作（随后可以根据需要进行编辑）来识别并移除小特征。

这些操作都集成在 COMSOL Multiphysics® 平台中，作为对“CAD 导入模块”的特征去除工具的重要补充。当无法通过特征去除或修复操作轻松移除几何特征时，或者需要在仿真中保持几何的曲率不变时，此功能特别有用。

与 CAD 软件实现接口直连

对于同时使用 CAD 软件的 CAE 工程师，可以使用 COMSOL 提供的多个附加产品（采用了专门的 LiveLink™ 技术），将 COMSOL Multiphysics® 与每个主流 CAD 软件包无缝连接。这样，当一个软件中的几何结构发生更改时，LiveLink™ 产品中的同步功能可以自动更新另一个软件中的几何结构，借助 LiveLink™ 产品可以避免重复的导入/导出操作。

以下产品包含此功能：

背景显示 SOLIDWORKS 用户界面，其中显示灰色支架模型几何；前景显示 COMSOL Multiphysics 用户界面，其中的“图形”窗口中显示优化的支架模型，并以彩虹色显示应力。

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