CAD 导入 模块

用于高效仿真和 CAD 集成

CAD 导入 模块

忽略不重要的细条使网格剖分和求解的效率提高,不会改变仿真结果。

CAD 导入模块同时支持 CAD 文件导入和导出

CAD 导入模块支持一系列不同的导入文件格式,包括 Parasolid® 和 ACIS® 格式以及 STEP 和 IGES 等标准格式。基本上所有 CAD 软件包都支持这些文件格式,您可以将文件保存为以上任意格式并很轻松地导入到 COMSOL Multiphysics。最重要的是,CAD 导入模块允许您导入许多 CAD 系统的原生文件格式,例如 Inventor®、PTC® Creo® Parametric™ 和 SOLIDWORKS®。CATIA® V5 文件为可选导入格式,支持原生文件导入。

安装好 CAD 导入模块之后,该模块会利用内带的 Parasolid 几何引擎自动将所有 CAD 文件转换为 Parasolid 几何结构。这些几何结构随后可以通过 COMSOL Multiphysics 中的一些工具和 CAD 导入模块进行更改。这包括几何修复或特征削除(均在下面说明),或对几何结构的更改。例如在 CAD 几何结构周围创建一个模型域。大多数 CAD 模型都是加工产品的几何结构,可以使用仿真来模拟该对象周围的现象,例如空气流动。进行这些更改之后,CAD 导入模块还可以将其导出为 Parasolid 或 ACIS 文件格式,供以导入到其它软件中。

仿真与 CAD 模型集成,实现成功的产品研发

产品研发的第一步往往包括 CAD 建模或仿真模型。仿真模型可以用于对所需部件、组件或设备的了解和优化,而 CAD 模型可以提供精确制造所需的详细信息。为了获得全面的了解,必须同时创建这两个模型。然后,需要集成 CAE 仿真模型与 CAD 几何模型,因为一个模型的信息和数据会影响另一个模型,且通常它们之间的数据是可以直接通信的。为方便这种集成,COMSOL 提供了一个强大的工具:CAD 导入模块。


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  • 从 CAD 工具导入的几何对象可以即刻进行修正,去除对于整体仿真无关紧要的细节,例如该示例中的槽和孔。 从 CAD 工具导入的几何对象可以即刻进行修正,去除对于整体仿真无关紧要的细节,例如该示例中的槽和孔。
  • 修复细条减少了所需的网格剖分,同时平滑周边几何形状来填补间隙。 修复细条减少了所需的网格剖分,同时平滑周边几何形状来填补间隙。
  • 在该示例中,特征削除包括到从几何对象中去除圆角。所有圆角均在一个操作中选定并删除。 在该示例中,特征削除包括到从几何对象中去除圆角。所有圆角均在一个操作中选定并删除。
  • 您可以通过端盖面来填充某个域,在该域上执行仿真,例如某个流道内的流体流动。 您可以通过端盖面来填充某个域,在该域上执行仿真,例如某个流道内的流体流动。
  • 根据是否需要周围面的属性特征,可以删除和填充(如图所示),或者分离和填充孔或面。 根据是否需要周围面的属性特征,可以删除和填充(如图所示),或者分离和填充孔或面。
  • 虚拟操作使网格剖分工具可以忽略几何结构的密集网格特征,从而生成较稀疏的网格。 虚拟操作使网格剖分工具可以忽略几何结构的密集网格特征,从而生成较稀疏的网格。

特征削除可以简化仿真过程

由于几何结构复杂性和模型中的大量微小结构,适当的修复之后,CAD模型可能仍然难以在仿真中使用。其中一些可能来自 CAD 模拟过程本身,例如,小面、细条、尖端和短边。其他一些特征,例如圆角、槽、螺纹和孔,可能是最终实际生产所需要的,但基本上对于 CAD 模型的整体仿真是无关紧要的。在这两种情况下,这些微小结构的存在通常需要十分密集的网格才能进行求解。为了节省计算资源,应去除这些细节结构并使用较简洁的几何模型,以减少所需的网格。

CAD 导入模块提供了 CAD 修复辅助功能,自动识别鉴定,可以自动或手动删除多余的微小结构,来简化仿真过程。对于不需要的结构(例如细条),可以在接口中选择其对应的类型并指定容差值,软件识别几何对象中出现的所有此类几何结构。从此处,您可以手动指定将削除的结构。然后,CAD 导入模块会删除他们,并产生光滑或连贯的几何对象,从而更好地进行网格剖分。此外,采用与 CAD 修复相同的容差值,CAD 削除还可以作为 CAD 导入的一部分自动执行。

对于某些仍然需要大量网格解析的特殊结构(例如,孔和槽),可以在几何对象中手动选择,并选择填充、端盖面、修补或删除它们。这会使得 CAD 导入模块通过填补或修补将它们替换为连续的表面。

虚拟操作使仿真集中到重要的区域

为集中在重点区域仿真,您可以利用虚拟几何操作避免或去除网格剖分和仿真过程不必要的几何细节。在不会对仿真产生很大影响,或与仿真关系不是很大的模型区域中,您可以选择实体结构并让网格剖分工具忽略这些实体。随后,网格剖分将在虚拟几何上进行。此类操作包括忽略点、边和面,构造复合边和面以及折叠边和面等。这些操作包含在 COMSOL Multiphysics 基本模块中,是 CAD 导入模块削除工具的良好补充。当几何的特征无法通过特征削除或修复简单地去除时,或者当仿真要求几何的曲率保持不变时,这些功能是非常有用的。

CAD 几何修复使您顺利仿真

生成 CAD 模型具有鲁棒性,可能不够科学。创建 CAD 模型的目的是可视化或定义容差与材料数据,提供负责调整设备或生产过程的制造团队、工程师所使用。通常情况下,CAD 模型在描述空间中同一点相接的两个相邻面时并不精确。整个 CAD 模型中可能会出现难以察觉的微小异常,这可在 COMSOL Multiphysics 内产生非物理对象或区域,并对网格剖分造成困难。因此,在缺省情况下,CAD 导入过程中总是会进行几何修复,以便您可以进行仿真工作。

CAD 导入模块提供了 CAD 检测与 CAD 修复功能。虽然一般来说这些工作最好由设计工程师在自己的 CAD 工具中执行,但 CAD 软件无法直接识别错误信息,不过您可以使用 CAD 导入模块识别这些错误信息的位置。或者,您也可以在 CAD 导入模块内手动选择相邻的面,并将它们连接起来以构成实体,或者在导入时指定容差让 CAD 导入模块自动执行该操作。

LiveLink™ 模块提供更多的功能

CAD 导入模块提供了所有用于 CAD 模型和 COMSOL 几何结构之间充分交换数据所需的工具。这些功能也可在 LiveLink™ 模块中使用,这些模块将 CAD 设计与 CAE 仿真更加紧密地结合在一起。借助 LiveLink 模块,您可以从仿真模型中直接优化 CAD 几何模型。

LiveLink 模块的关键功能是实现了 COMSOL Multiphysics 和 CAD 系统之间的同步链接。它不仅具有模型导入和导出、几何修复及 CAD 模型特征削除等功能,而且 COMSOL Multiphysics 中的几何结构可以与 CAD 软件中几何模型相关联。这意味着在其中一个软件中更改几何模型时,另一个软件会立即通过同步链接功能实时更新。因此,当仿真过程需要更改时,CAD 模型也要执行相应的更改,这种情况下您可以通过实时链接模块避免重复的导入/导出,或者重新导入整个 CAD 模型的操作。此外,还可以自动运行基于几何实体(例如边的长度)的参数化扫描。不论几何结构中发生了何种更改,定义在几何域或边界上的所有物理场都会保留下来。

此处提到的功能在 LiveLink™ for AutoCAD®LiveLink™ for PTC® Creo® Parametric™LiveLink™ for PTC® Pro/ENGINEER®LiveLink™ for Solid Edge® 中可用。LiveLink™ for Inventor®LiveLink™ for SOLIDWORKS® 具有一个额外的功能,可供您分别在这两个 CAD 工具的 GUI 中执行 COMSOL Multiphysics 仿真。

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