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CAD 导入模块

将 CAD 文件导入 COMSOL Multiphysics®，完成仿真前处理

“CAD 导入模块”是 COMSOL Multiphysics® 仿真软件的附加模块，通过两种主要方式优化建模工作流程。首先，支持导入 Parasolid® 和 ACIS® 等多种第三方 CAD 文件格式、STEP 和 IGES 等标准格式，以及各类 CAD 系统原生文件格式的几何。其次，提供多个强大的工具，用于修复导入过程中产生的错误、对过于复杂的几何结构进行特征去除，并移除可能导致网格过密的几何实体，确保导入的几何满足仿真分析的要求。

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燃气轮机模型的 CAD 几何结构。

导入 CAD 文件

大多数 CAD 软件都支持将模型导出为 Parasolid®、ACIS®、STEP 和 IGES 格式，这些文件均可通过“CAD 导入模块”轻松导入至 COMSOL Multiphysics®。此外，本模块还支持导入多种 CAD 系统的原生文件格式，包括 SOLIDWORKS®、Inventor®、PTC Creo Parametric™、NX™ 和 AutoCAD®。如需导入 CATIA® V5 的原生文件格式，还可通过另一个附加产品 File Import for CATIA® V5 实现。安装“CAD 导入模块”后，所有导入的 CAD 模型均可通过模块中集成的 Parasolid® 几何引擎自动转换为 Parasolid® 几何。

随后，用户可以在 COMSOL Multiphysics® 中使用“CAD 导入模块”或设计模块对这些几何进行修改。除了修复错误以外，还可以执行其他操作，例如创建用于 CFD、声学或电磁分析的外围域（大多数 CAD 模型仅包含要制造的对象，而仿真通常需要同时考虑该对象周围的物理现象，如气流）。完成修改后，可以使用“CAD 导入模块”将更新后的几何导出为 IGES、STEP、Parasolid® 或 ACIS® 格式，实现与其他工具的无缝协作。

本模块支持关联几何导入，能够保留几何中的物理场设置和其他选择。在导入文件时，COMSOL Multiphysics® 会读取 CAD 文件中的信息以识别几何实体。当设计发生变更，需要重新导入文件时，COMSOL Multiphysics® 会根据关联规则自动更新几何并保留所有选择，以减少重复设置的工作量。如果 CAD 文件是以其原始设计软件的原生格式保存，通常可在导入过程中获取上述关联信息。

“导入”节点“设置”窗口和排气歧管 CAD 模型的特写视图。

支持的文件导入/导出格式

请注意，不同文件格式在各操作系统上的支持情况可能有所差异；如需获取详细信息，请参见系统要求。COMSOL Multiphysics® 支持 STL、PLY 和 3MF 表面网格的格式，无需额外安装任何附加模块。

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）

导入时修复几何

构建 CAD 模型的目的是生成真实产品的数字化表示。这种数字模型不仅包含三维几何，还涵盖制造所需的相关信息。尽管三维 CAD 几何通常能够准确反映真实物体，但其中可能仍存在一些细微且往往不易察觉的异常。这些异常可能源于复杂形状在数值表示上的精度限制、旧版 CAD 文件格式的局限性、人为错误，或是在不同格式之间进行数据转换时出现的问题，可能会导致面之间在边界处无法精确对齐，或出现面法线方向与边方向不一致的情况，从而影响在 COMSOL Multiphysics® 中创建可进行网格划分的有效封闭几何。为了解决这些问题，系统会在导入过程中自动执行几何修复，以便顺利完成建模仿真的初始设置。

除了导入时的自动修复功能外，“CAD 导入模块”还提供了用于手动修复 CAD 模型的工具。例如，用户可以手动选择多个面，并使用指定的容差进行接合，封闭间隙以形成实体；也可以自动检测间隙的边，并利用这些边生成新的面，用以填补间隙并完成实体建模。

 

自动几何清理

即使经过修复的 CAD 模型，仍可能因几何结构的复杂性以及存在过多小特征而难以在仿真中直接使用。如果在网格划分之前未去除这些特征，可能会导致网格单元数激增，增加不必要的计算负担。

为了简化几何结构并缩减仿真规模，软件在分析准备阶段会自动识别并移除长条面、短边、窄间隙和薄域等小特征。整个清理过程透明可控，并包含可编辑的步骤。用户能够使用可选向导灵活调整细节大小容差，并自主选择要应用的清理操作。

根据特征的类型和复杂程度，自动清理可采用不同的方法，包括虚拟几何操作、“CAD 导入模块”或“设计模块”中的工具，在特定情况下还可切换至基于网格的几何表示，确保获得最优的预处理效果。

去除冗余几何特征，提升仿真效率

尽管某些设计特征（如圆角、凹槽、螺纹和孔）在制造过程中必不可少，但在特定类型的仿真中可能并不重要。“CAD 导入模块”提供了专业工具，用于移除这些特征并简化几何模型。相关功能包括：删除圆角和倒角、填充孔，以及通过填充或修补操作将一组面替换为均匀表面，从而去除这些面。

CAD 建模或导入过程本身可能会产生一些额外的冗余特征，例如小面、长条面、尖峰和短边。虽然自动几何清理操作通常能够检测并移除这些非预期特征，用户仍然可以在专用界面中指定容差值，以识别并去除全部或部分选定的非预期特征。在导入过程中，还可使用与几何修复相同的容差设置自动执行特征去除操作。简化后的几何可以导出为 CAD 文件格式，方便与他人共享。

尽管“CAD 导入模块”的特征去除功能非常适用于处理单个 CAD 零件，但对于 CAD 装配中组件之间常见的小间隙和重叠问题，还可以通过“设计模块”的高级布尔几何操作进行处理。例如，在对两个存在小间隙的对象执行布尔并集操作时，只需指定合适的容差，即可自动闭合该间隙。

修复的 CAD 几何的特写视图，其中的网格得到了改进。
CAD 几何的特写对比图，展示了有无凹槽和孔的两种情况。
CAD 几何的特写对比图，展示了有无圆角的两种情况。
CAD 几何的特写对比图，展示了有无端盖面的两种情况。

虚拟几何操作：高效网格简化方案

自动几何清理功能通过使用虚拟操作来去除小几何特征。该操作不会修改实际的几何，而是指示网格生成器忽略对仿真结果影响甚微的特征，进而在几何的虚拟版本上生成网格。这些操作包括：忽略顶点、边和面；形成复合边与复合面；塌陷边和面，等等。

虚拟几何操作支持两种应用模式：手动选择要忽略的面、边和顶点；或使用移除细节 操作，通过一系列虚拟操作自动识别并移除小特征。用户可以根据需要检查并编辑这些操作。

这些操作内置于 COMSOL Multiphysics® 平台，与“CAD 导入模块”中的特征去除功能相辅相成。当几何特征无法通过特征去除或修复操作轻松移除，或仿真对保持几何曲率有要求时，此功能尤为实用。

与 CAD 软件实现接口直连

对于同时使用 CAD 软件的 CAE 工程师，COMSOL 通过专属的 LiveLink™ 技术推出多款拓展产品，实现 COMSOL Multiphysics® 与主流 CAD 软件的无缝连接。当任一程序中的几何发生更改时，LiveLink™ 产品的同步功能可自动更新另一程序中的几何。该功能通过实时同步机制，彻底免除了反复导出/导入整个 CAD 几何的操作，显著提升了迭代分析的效率。

以下产品支持该功能：

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”窗口显示优化的支架模型。

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