Menu

CAD-импорт

Импорт CAD-файлов в COMSOL Multiphysics® и подготовка геометрических моделей для численного анализа

В модуле «CAD Import» программы COMSOL Multiphysics® представлен ряд функциональных возможностей для упрощения рабочего процесса моделирования. Во-первых, в модуле имеются инструменты для импорта геометрических моделей из CAD-файлов различных форматов, в том числе форматов Parasolid® и ACIS®, стандартных форматов STEP, IGES и оригинальных форматов различных CAD-систем. Во-вторых, вы можете убедиться в том, что импортированная геометрическая модель готова для последующего численного моделирования. Для этой её можно отредактировать, упростить и устранить погрешности импорта или элементы, которые приводят к генерации излишне подробной конечно-элементной сетки.

Связаться с COMSOL
Геометрическая CAD-модель газовой турбины.

Импорт CAD-файлов

Все современные CAD-системы имеют функции экспорта геометрических моделей в файлы формата Parasolid®, ACIS®, STEP и IGES, которые затем можно импортировать в COMSOL Multiphysics®. Модуль «CAD-импорт» позволяет также работать и с файлами оригинальных форматов многих CAD-систем, например SOLIDWORKS®, Inventor®, PTC® Creo® Parametric™, NX™ и AutoCAD®. Отдельный продукт «File Import for CATIA® V5» поддерживает работу с файлами оригинального формата этой программы. При наличии модуля CAD-импорт все импортируемые из CAD-файлов геометрические модели автоматически преобразуются в формат Parasolid®, работу с которым обеспечивает соответствующее геометрическое ядро Parasolid®, включенное в состав модуля.

Импортированные геометрические модели затем можно редактировать с помощью встроенных инструментов COMSOL Multiphysics® и модуля «CAD-импорт». Например, вокруг CAD-модели можно построить дополнительный домен для моделирования процессов в окружающей среде, что часто бывает необходимо при решении задач вычислительной гидродинамики, акустики или электромагнетизма. Обычно CAD-модель объекта используется в процессе производства, тогда как численное моделирование применяется для анализа физических явлений, сопровождающих работу устройства, например еще требуется расчёт потока воздуха вокруг объекта. Если по результатам численного анализа в геометрическую модель были внесены изменения, то её можно экспортировать в файл формата IGES, STEP, Parasolid® или ACIS® для последующей работы с этой моделью в других программах. Обратите внимание, что экспорт в формате поверхностных сеток STL, PLY или 3MF доступен в базовой платформе COMSOL Multiphysics® без каких-либо дополнительных расширений.

Импорт геометрических моделей осуществляется с сохранением ассоциативности, что позволяет избежать изменения настроек физических интерфейсов и других узлов дерева модели, связанных с геометрическими объектами. Во время импорта используется информация из CAD-файла, которая идентифицирует все геометрические объекты в файле. Если файл импортировать повторно, например, после внесения изменений в конструкцию, все настроенные в COMSOL Multiphysics® выборки автоматически обновятся в соответствии с правилами ассоциативности, что избавит пользователя от необходимости перенастраивать модель заново. Обычно вся необходимая для сохранения ассоциативности информация содержится в CAD-файлах, сохраненных в нативном формате того программного продукта, в котором они были созданы.

Скриншот интерфейса ПО: в дереве модели выбран узел Import, в графическом окне показан импортированная CAD-модель выпускного коллектора.

Поддерживаемые форматы файлов для импорта и экспорта

Обратите внимание, что некоторые форматы файлов поддерживаются не во всех операционных системах; подробнее об этом в разделе о системных требованиях. Сеточные форматы STL, PLY и 3MP поддерживаются базовой платформой COMSOL Multiphysics®, для работы с ними дополнительные модули не требуются.

Формат файла Раcширение Версия Импорт Экспорт
ACIS® .sat, .sab, .asat, .asab до 2022 1.0 (import),
R4, R7, 2016 1.0 (export)
AutoCAD® .dwg 2.5–2023
AutoCAD® DXF™ .dxf 2.5–2023
IGES .igs, .iges до 5.3
Сборки Inventor® .iam 11, 2008–2023
Детали Inventor® .ipt 6–11, 2008–2023
NX™ .prt до 2206
Parasolid® .x_t, .xmt_txt, .x_b, .xmt_bin до 34.0
PTC® Creo® Parametric™ .prt, .asm 1.0–9.0
PTC® Pro/ENGINEER® .prt, .asm 16 до Wildfire® 5.0
SOLIDWORKS® .sldprt, .sldasm 98–2022
STEP .step AP203, AP214, AP242 (импорт),
AP203 (экспорт)
 

Устранение ошибок при импорте

Целью построения CAD-модели является создание цифрового аналога реального объекта. Цифровая версия представляет собой трехмерную геометрическую модель объекта, дополненную сведениями, необходимыми для производства изделия. Несмотря на то, что трехмерная геометрическая модель обычно отражает реальный объект, в ней могут присутствовать мелкие трудно различимые дефекты. Обычно их появление обусловлено вычислительными погрешностями построения сложных геометрических поверхностей, ограничениями устаревших форматов CAD-файлов, ошибками инженеров или преобразованием формата данных. Наличие таких мелких дефектов может привести, например, к тому, что между двумя поверхностями, имеющими общую границу, появится зазор, или нарушится согласование между нормалями к граням и направлениями ребер. Это, в свою очередь, приведет к проблемам при формировании корректных и непрерывных геометрических объектов в процессе генерации расчётной сетки в COMSOL Multiphysics®. Поэтому в процессе импорта всегда проводится автоматическое исправление геометрической модели, по завершении которого можно приступить к численному анализу.

Помимо автоматического режима исправления во время импорта модуль «CAD-импорт» предлагает инструменты группы Repair, с помощью которых импортированную CAD-модель можно исправить вручную. Например, чтобы сформировать твердотельный объект, можно выбрать несколько поверхностей и устранить между их границами зазоры, размер которых не превышает заданного размера. Либо можно в автоматическом режиме найти границы зазоров, чтобы затем построить по этим границам закрывающие поверхности и сформировать, таким образом, твердотельный объект.

Упрощение геометрической модели для численного анализа

Может оказаться, что из-за сложности геометрической структуры и большого количества мелких деталей даже аккуратно подготовленную CAD-модель будет довольно затруднительно использовать для численного моделирования. Если не устранить эти проблемы и попытаться сгенерировать расчетную сетку, это приведет к формированию избыточного числа сеточных элементов, а значит, к неоправданно высоким затратам вычислительных ресурсов.

Некоторые особенности конструкции, например, галтели, пазы, резьбовые соединения и монтажные отверстия, необходимы для изготовления конечного продукта, но не всегда эти детали существенны для моделирования. С помощью специальных инструментов группы Defeaturing модуля «CAD-импорт» геометрическую модель можно упростить, удалив лишние элементы. Можно убрать галтели и фаски, заполнить полости, заменить составные поверхности сплошными.

При создании и загрузке CAD-модели можно столкнуться и с другими нежелательными эффектами: возникновением мелких или узких граней, острых углов или слишком коротких ребер. Найти и устранить все подобные нежелательные эффекты можно автоматически, указав в настройках операции тип дефектов и характерный размер. Избавиться от нежелательных элементов геометрической модели можно и на этапе импорта CAD-файла, используя аналогичные настройки.

На рисунке показан пример повышения качества сетки за счет устранения узкой грани.
Сравнение исходной геометрической CAD-модели и модели после выполнения операций удаления пазов и отверстий.
Сравнение исходной геометрической CAD-модели и модели после выполнения операций удаления галтелей (скруглений).
Изображение полой CAD-модели и модели, в которой полость заполнена достроенным с помощью инструмента Cap Faces внутренним доменом.
 

Виртуальные геометрические операции для упрощения генерации сетки

Работа виртуальных геометрических операций напоминает процесс удаления элементов геометрической модели, однако виртуальные операции не изменяют саму модель. Они лишь указывают сеточному генератору геометрические объекты, которые не нужно учитывать при построении сетки. Таким образом, сетка строится для виртуальной геометрической модели. Виртуальные операции позволяют игнорировать точки, ребра и грани, формировать составные ребра и поверхности, «схлопывать» ребра и поверхности и выполнять другие действия.

There are two ways to employ virtual geometry operations. The faces, edges, and vertices to be ignored can be manually selected, but there is also an automatic Remove Details operation that recognizes and removes small features by using a sequence of virtual operations (which can then be edited as necessary). Существует два способа использования виртуальных операций. Можно либо вручную выбрать, какие поверхности, ребра и точки следует игнорировать, либо с помощью инструмента Remove Details можно найти и удалить мелкие геометрические объекты в автоматическом режиме.

Виртуальные операции относятся к функционалу базовой платформы COMSOL Multiphysics® и являются полезным дополнением инструментов группы Defeaturing, доступных в модуле «CAD-импорт». Они особенно актуальны в случае, когда лишние детали геометрической модели не удается удалить при помощи функций исправления ошибок и автоматического устранения мелких объектов, а также в ситуации, когда в проекте требуется оставить без изменений сложную геометрическую модель.

Непосредственная интеграция с CAD-системами

Для инженеров-расчётчиков, которые уже используют определенные CAD-системы и ищут программный продукт для выполнения инженерных расчетов, COMSOL предлагает модули интеграции LiveLink™, которые напрямую объединяют функционал CAD и среды моделирования COMSOL Multiphysics®. Функция синхронизации, реализованная в модулях LiveLink™, автоматически переносит изменения в геометрической модели, сделанные в одной программе, в другую, поэтому не нужно повторно экспортировать и импортировать геометрическую модель.

Список продуктов, в которых реализованы возможности двусторонней интеграции:

Серая модель углового кронштейна открыта на фоне в UI SOLIDWORKS, расчётная модель оптимизации данной конструкции с визуализацией напряжений открыта на переднем плане в UI COMSOL Multiphysics.

Каждая компания имеет уникальные требования к моделированию.

Свяжитесь с нами, чтобы точно определить, подойдет ли программный пакет COMSOL Multiphysics® для решения ваших инженерных или научных задач. Обсудив основные аспекты с одним из наших менеджеров, вы получите личные рекомендации и подробные примеры, которые помогут вам сделать верный выбор и подобрать подходящую конфигурацию продуктов и тип лицензии.

Просто нажмите кнопку "Связаться с COMSOL", укажите свои контактные данные, сформулируйте вопросы и отправьте нам эту заявку. Наша цель — ответить вам в течение одного рабочего дня!

Следующий шаг

Запрос информации о программе

Связаться с COMSOL