CAD 导入模块

将 CAD 文件导入 COMSOL Multiphysics® 并为分析做好准备

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帮助。首先,您可以导入各种格式的第三方 CAD 软件几何文件,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,还可以帮助您确保导入的几何已准备好用于分析,并提供多种工具用于修复在传输过程中继承了错误的几何,对包含过多细节的几何执行特征去除操作,以及移除会生成多余细化网格的几何实体。

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The gray CAD geometry of a gas turbine model.

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,您可以使用“CAD 导入模块”轻松地将这些格式的文件导入 COMSOL Multiphysics®。此外,您还可以导入各种 CAD 系统的原生文件格式,例如 SOLIDWORKS®、Inventor®、PTC® Creo® Parametric™、NX™ 和 AutoCAD®,还有一个 File Import for CATIA® V5 产品支持您导入此系统的原生文件格式。安装“CAD 导入模块”后,您便可以使用其中自带的 Parasolid® 几何引擎,自动将所有 CAD 模型和文件都转换成 Parasolid® 几何。

随后,您可以使用 COMSOL Multiphysics® 和附加的“CAD 导入模块”来更改这些几何。除了修复错误以外,您可能还需要对几何进行其他更改,例如围绕 CAD 设计创建一个用于 CFD、声学或电磁分析的模型域。大多数 CAD 模型都是待制造物体的几何结构,您可以利用仿真对该物体周围的物理现象(比如空气流动)进行建模。完成这些更改后,您可以使用“CAD 导入模块”将这些几何导出为 IGES、STEP、Parasolid® 或 ACIS® 文件格式,从而可以方便地继续将其导入其他工具。请注意,无需任何附加产品,COMSOL Multiphysics® 即可支持 STL、PLY 和 3MF 表面网格格式。

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。文件导入后,软件会立即读取 CAD 文件中的信息,以识别文件中的几何实体。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,从而避免重复的工作。如果 CAD 文件以创建它们的软件的本机格式保存,则在导入这些文件时,您通常可以获取这些信息。

支持的文件导入/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

文件格式 扩展名 版本 导入 导出
ACIS® .sat, .sab, .asat, .asab 2021 1.0 及以下版本(导入),
R4, R7, 2016 1.0(导出)
AutoCAD® .dwg 2.5-2022
AutoCAD® DXF™ .dxf 2.5-2022
IGES .igs, .iges 5.3 及以下版本
Inventor® assemblies .iam 11, 2008-2022
Inventor® parts .ipt 6-11, 2008-2022
NX™ .prt 1980 及以下版本
Parasolid® .x_t, .xmt_txt, .x_b, .xmt_bin V34.0 及以下版本
PTC® Creo® Parametric™ .prt, .asm 1.0-8.0
PTC® Pro/ENGINEER® .prt, .asm 16 到 Wildfire® 5.0
SOLIDWORKS® .sldprt, .sldasm 98-2022
STEP .step AP203, AP214, AP242(导入),
AP203(导出)
 

导入时修复几何

构建 CAD 模型的目的是获取实际产品的数字表示,其中包含产品的三维几何结构以及制造所需的信息。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,但在整个几何中可能会出现难以察觉的微小异常。问题产生的原因可能有以下几点:计算机表示复杂形状的能力存在数值限制、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。这些小异常可能导致相邻面的边不完全贴合,或者面法向与边方向不一致等问题。这些问题反过来会导致在 COMSOL Multiphysics® 中生成网格时,在形成有效的封闭几何对象方面存在问题。因此,在导入过程中,系统始终会默认执行几何修复操作,方便您开始进行仿真。

除了在导入时进行自动修复以外,“CAD 导入模块”还提供一些特征,支持您在导入后手动修复 CAD 模型。举例来说,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,您还可以自动定位间隙的边,并使用这些边作为输入来生成一个覆盖间隙的新面,进而形成实体。

去除几何特征,简化仿真分析

由于 CAD 模型具有复杂的几何结构,并包含大量小几何特征,即使这类模型经过适当修复,可能仍难以在仿真中进行使用。除非在划分网格之前从几何中移除这些特征,否则它们可能会导致网格单元数急剧增加,从而需要更多额外的计算资源。

尽管像圆角、槽、螺纹和孔等一些特征在最终的制造过程中不可或缺,但它们可能与特定类型的仿真无关。“CAD 导入模块”提供了实用便利的工具来移除这类特征,简化几何结构。您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替换为均匀表面。

就 CAD 建模和导入过程本身而言,也可能产生其他不需要的特征,如小面、长条面、尖峰和短边。对于这些意外产生的特征,您可以在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。不仅如此,您也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。

 

执行虚拟几何操作,简化网格

执行虚拟几何操作与特征去除过程类似,只是导入的几何保持不变。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某些不会对仿真产生太大影响或者与所需的仿真不是特别相关的特征,系统随后对虚拟几何进行网格划分。此类操作包括:忽略顶点、边和面;形成复合边和复合面;塌陷边和面等。

您可以通过两种方式来执行虚拟几何操作:既可以手动选择要忽略的面、边和顶点,也可以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。

这些操作都包含在 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。当您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

如果您是一名会使用 CAD 软件的 CAE 工程师,则可以使用 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。当一个程序中的几何发生更改时,LiveLink™ 产品中的同步功能可以自动更新另一个程序中的几何结构。当您想要更改几何用于进一步分析时,可以借助 LiveLink™ 产品来避免重复的导入/导出操作,并重新导入整个 CAD 几何。

以下产品包含此功能:

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