COMSOL® 产品库

A gray geometry of a car disc brake assembly made up of a ventilated disc and caliper assembly.

设计模块:
扩展 CAD 功能
将 CAD 文件导入 COMSOL Multiphysics®

用于分析的 CAD 设计

在运行仿真时,您一定希望使用最佳的几何模型进行特定的分析。“设计模块”提供丰富的工具,对 COMSOL Multiphysics® 的 CAD 功能进行了扩展,支持导入和修正现有的 CAD 模型,以及从头开始绘制草图和构建几何。

无论您是从现有几何中移除不相关的细节,还是为导入的 CAD 模型重新创建某些特征,亦或是构造参数化几何,都可以使用“设计模块”为您量身定制的特征和功能来准备用于分析的模型。

创建您自己的设计

约束和尺寸

“设计模块”包含一组草图绘制工具,用于为二维模型、三维工作平面和几何零件的平面图纸添加约束和尺寸。约束选项包括平行、垂直和切线约束。举例来说,要使两条多边形线段相交成 90 度,您可以单击这两条边并使用垂直约束。尺寸选项包括长度尺寸、半径和角度。例如,您可以很方便地单击并拖动一条边,以交互方式设置长度尺寸。为了帮助您创建符合要求的图纸,无论草图是欠定义,过定义还是良好定义,“设计模块”都会为您提供即时反馈。

参数化设计

上述所有详细尺寸都可以使用 COMSOL Multiphysics® 中的通用参数化框架实现参数化,这使您可以对一个或多个尺寸进行参数化扫描。此外,通过将本模块与优化模块结合使用,您还可以充分利用参数化功能来进行参数化优化。

倒圆角、倒斜角、放样、加厚、抽取中面和高级布尔操作

“设计模块”支持您访问标准的 CAD 操作,例如倒圆角、倒斜角、放样、加厚、抽取中面以及更高级的布尔操作。

倒圆角

您只需单击一条边并指定半径即可创建圆角。此操作将在选定的一组边上创建圆角,比如,可以在结构力学中用来避免应力集中,在电磁学中用于避免电击穿,等等。

倒斜角

您只需单击一条边并指定距离即可创建倒斜角。此操作将在选定的边上创建斜角。

放样

您可以使用“放样”操作指定一组轮廓曲线。此操作的输出对象是放样曲面,它由一个或多个用来插补轮廓的面组成。您可以使用该操作在不同形状的轮廓曲线之间创建平滑的几何过渡。

加厚

“加厚”操作可以通过在曲面对象的垂直方向给定一个厚度,从而将其转换成实体对象。

抽取中面

“抽取中面”操作可以通过去除具有恒定厚度的实体对象的厚度,来生成曲面对象。此类曲面对象通常与 接口一起使用,其中厚度表示为物理属性,而非几何特征。

高级布尔操作

“设计模块”提供更高级的布尔操作,这些操作可以在更为复杂的几何模型中得到更加准确的结果。例如,在计算具有不完全匹配的接触面的对象的并集时便是如此。

使用“设计模块”中的参数化约束和尺寸工具制作的模型草图。 使用“设计模块”中的工具绘制的草图,其中包含参数化约束和尺寸。
COMSOL Multiphysics“模型开发器”用户界面,显示了带圆角的全参数化三维模型。 使用圆角以及约束和尺寸工具创建的全参数化三维模型。
微阀中的流体流动模型,在 COMSOL Multiphysics 的附加产品“设计模块”中进行参数化优化研究。 在“设计模块”中使用尺寸参数对微阀中的流体流动进行参数化优化。
左图显示断开连接的几何零件,其中通过直线连接两个表面,右图显示通过“放样”操作连接的零件。 A Loft operation is used to create a geometric domain that connects two separated geometry parts with varied surface profiles.

导入并修正 CAD 模型

从 CAD 软件导入和导出模型

“设计模块”支持导入各种常见的文件格式,包括 Parasolid® 软件、ACIS® 软件、STEP 和 IGES 格式。此外,您还可以导入许多 CAD 工具的原生文件格式,例如 SOLIDWORKS®、Inventor®、AutoCAD®、PTC® Creo® Parametric™、NX™ 以及 CATIA® V5 软件(此格式需要单独的附加产品)。

导入的 CAD 文件会自动转换为“设计模块”中 Parasolid® 3D 几何建模引擎的格式。然后,您可以使用“倒圆角”、“倒斜角”、“放样”、“加厚”和“抽取中面”操作修改和操控它们。除此之外,您还可以封装几何,从而对周围域中的物理现象进行建模。对几何图形进行更改后,您可以将它们导出为 Parasolid®、ACIS®、STEP、IGES 或 STL 文件格式,以便将其导入其他工具中。

手动或自动修复几何

在将 CAD 设计导入“设计模块”时,即使在默认情况下,您也总是可以执行几何修复。

几何修复操作可以确保所导入几何信息的有效性,从而避免出现几何网格划分问题。在导入过程中,软件会检查并修复多种类型的问题,包括会阻止几何实体实现完美连接的容差问题、自相交实体以及非常小的边和长条面。

此外,“设计模块”还包含许多工具,可基于指定的容差来检测所选 CAD 模型存在的问题,并进行修复。通过这种方式,您可以调整容差来接合导入的曲面,从而生成实体,或者移除小的几何实体,而无需重新导入 CAD 文件。

对模型执行特征去除操作,优化网格划分和仿真

一个完好的几何仍然可能包含使其难以进行网格划分或执行有效仿真的几何特征。特别是,一些小特征可能会将大量的网格单元集中在仿真结果变化可以忽略的区域,因此可以忽略这些特征。

“设计模块”包含通过识别并去除某些特征(例如尖峰、孔、长条面、短边和小面)的工具,其他一些特征去除工具还允许您填充凹槽、端盖面以及移除圆角。

通过使用“设计模块”,您可以重新引入已删除的特征(例如圆角和孔),并运行参数化扫描来研究它们对仿真的影响。

虚拟操作将仿真集中到重要区域

虚拟几何操作是 COMSOL Multiphysics® 中的有用工具,可以提供更好的网格分析解决方案。通过使网格划分工具忽略选定的实体和特征,可以避免在这些区域集中进行网格划分 - 网格划分在虚拟几何上进行。

这些被忽略的区域通常是几何图形的一部分,其中的仿真结果没有明显变化,或者与特定的分析情况无关。您可以使用虚拟几何操作来忽略边、顶点和面;随后形成复合对象;或者塌缩实体。

自动的移除细节 操作可以分析几何并应用一系列虚拟几何操作,以便忽略模型中不需要的特征。

这些操作包含在 COMSOL Multiphysics® 中,并对“设计模块”的几何处理功能进行补充,当某些特征很难或者不适合通过“设计模块”的修复和特征去除工具移除时尤其如此。

关联 CAD 导入

“设计模块”导入功能支持关联几何导入,以保留几何中的物理特性和其他设置。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,从而消除了重复的工作。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

下表列出了“设计模块”包含的文件格式;如需了解所有支持的文件格式,请参见文件格式页面。请注意,并非所有操作系统都支持以下任何文件格式;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 2.5-2021
AutoCAD® DXF™ .dxf 2.5-2021
IGES .igs, .iges 5.3 及以下版本
Inventor® assemblies .iam 11, 2008-2021
Inventor® parts .ipt 6-11, 2008-2021
NX™ .prt 1926 及以下版本
Parasolid® .x_t, .xmt_txt, .x_b, .xmt_bin V33.0 及以下版本
PTC® Creo® Parametric™ .prt, .asm 1.0-7.0
PTC® Pro/ENGINEER® .prt, .asm 16 到 Wildfire® 5.0
SOLIDWORKS® .sldprt, .sldasm 98-2021
STEP .step AP203, AP214(导入),
AP203(导出)

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从 CAD 文件将电机装配几何导入 COMSOL Multiphysics,以便进一步分析。 从 CAD 文件导入的电机装配。
使用“删除孔”特征去除操作来突出显示圆柱孔的模型几何。 本例使用“删除孔”特征去除操作来查找圆柱孔。
通过“删除孔”操作移除所有圆柱孔后的模型几何。 使用“删除孔”操作生成的几何。
使用“塌陷面区域”操作前后的复杂网格,这是“设计模块”提供的一个虚拟几何操作。 通过“删除孔”操作移除所有圆柱孔后的模型几何。

直接连接 CAD 软件

如果您是一位正在寻找 CAE 工具的 CAD 用户,那么可以利用 COMSOL 专门针对业界常用的 CAD 软件提供的 LiveLink™ 产品的附加功能,将您的 CAD 系统与 COMSOL Multiphysics® 无缝连接。当一个程序中的几何发生更改时,LiveLink™ 产品的同步功能可以自动更新另一个程序中的几何形状。当您想要更改几何用于进一步分析时,可以借助 LiveLink™ 产品来避免导入/导出再重新导入整个 CAD 几何。此外,参数化扫描可以基于边长等几何参数自动运行,您甚至可以运行各种分析,并根据仿真结果来优化 CAD 几何。

包含此功能的当前产品列表如下:

每个公司、每个仿真需求都是独特的。
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