Семейство продуктов COMSOL®

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

Расширьте инструментарий для импорта и изменения CAD-моделей в COMSOL Multiphysics® с помощью модуля CAD-импорт и CAD-операции

Компьютерное проектирование и анализ

Расчеты будут максимально эффективными тогда, когда геометрическая модель специально подготовлена для проведения численного анализа. Модуль CAD-импорт и CAD-операции дополняет CAD-функции пакета COMSOL Multiphysics® удобными операциями импорта и проверки готовых CAD-моделей, а также инструментами для построения чертежей и создания геометрических моделей с нуля.

Инструменты и функции модуля CAD-импорт и CAD-операции, специально разработанные для подготовки CAD-моделей к численному анализу, позволяют удалить несущественные детали, восстановить определенные особенности импортированной CAD-модели или построить параметризованную геометрическую модель.

Проектируйте и создавайте чертежи

Ограничения и размеры

Модуль CAD-импорт и CAD-операции содержит набор специальных инструментов, которые позволяют задавать ограничения и размеры на плоских чертежах в 2D-моделях и на рабочих плоскостях в 3D-моделях и геометрических деталях. Можно задать ограничения на взаимное расположение геометрических объектов и зафиксировать параллельное, перпендикулярное или касательное взаимное расположение. Например, чтобы задать прямой угол между двумя сторонами многоугольника, нужно кликнуть по этим отрезкам в графическом окне и выбрать ограничение, устанавливающее перпендикулярное расположение объектов. Задавая длину, радиус или угол, можно зафиксировать размер объекта. Например, если кликнуть по отрезку или ребру и переместить курсор мыши, то в интерактивном режиме будет изменяться его размер. Для обеспечения согласованности параметров чертежа инструменты модуля постоянно информируют пользователя о том, является ли чертеж однозначно определенным, переопределенным или недоопределенным.

Параметризация модели

Все размеры, описанные выше, можно задать с помощью параметров в рамках общей логики работы с параметрами в COMSOL Multiphysics®. В этом случае можно настроить параметрическое исследование, в котором будет варьироваться один или несколько геометрических параметров. Кроме того, при совместном использовании с модулем Оптимизация можно оптимизировать геометрические модели, в полной мере реализуя преимущества работы с параметрами.

Галтели и фаски, лофтинг, средняя поверхность и утолщение, расширенные логические операции

В модуле представлены основные CAD-операции для лофтинга, построения галтелей и фасок, создания твердотельных объектов за счет утолщения поверхностей и создания поверхностных объектов, совпадающих со средним сечением твердотельных объектов, а также расширенные логические операции.

Галтели

Операция Fillet позволяет скруглить выбранные углы. Чтобы построить галтель, достаточно выбрать ребра и задать радиус скругления. Скругление углов позволяет избавиться от концентраторов напряжений в механических конструкциях и избежать электрического пробоя в электродинамических устройствах.

Фаски

Для построения фасок используется операция Chamfer. В настройках достаточно выбрать ребра и задать размер фаски. Операция скашивает углы на выбранных ребрах.

Лофтинг

Loft — это операция построения твердотельного объекта по заданным сечениям и направляющим. Результатом выполнения операции является трехмерный объект, сформированный замкнутой поверхностью, которая проходит через выбранные сечения. Лофтинг используется для построения плавных переходов между сечениями разной геометрической формы.

Утолщение

Операция Thicken используется для преобразования поверхностного объекта в твердотельный за счет формирования толщины в направлении нормали к поверхности.

Средняя поверхность

Операция Midsurface позволяет преобразовать твердотельный объект в поверхность, которая совпадает со средней поверхностью исходного объекта. Обычно, поверхности, построенные с помощью этой операции, используются вместе с интерфейсом Shell для моделирования тонкостенных оболочек, при этом толщина оболочки становится параметром математической, а не геометрической модели.

Расширенные логические операции

В модуле CAD-импорт и CAD-операции представлены более эффективные алгоритмы выполнения логических операций, которые, как правило, лучше работают со сложными геометрическими моделями, например, при выполнении объединения объектов с неидеально сопряженными общими гранями.

Чертеж модели, построенный с помощью инструментов модуля CAD-импорт и CAD-операции для задания параметрических ограничений и размеров. Чертеж модели, построенный с помощью инструментов задания параметрических ограничений и размеров модуля CAD-импорт и CAD-операции.
Полностью параметризованная 3D модель с галтелями в пользовательском интерфейсе дерева модели COMSOL Multiphysics.

Полностью параметризованная 3D модель, построенная с использованием операции Fillet и инструментов для задания ограничений и размеров.

Решение задачи параметрической оптимизации гидродинамического микроклапана, полученное с помощью модуля CAD-импорт и CAD-операции пакета COMSOL Multiphysics. Параметрическая оптимизация гидродинамического микроклапана по геометрическим размерам, выполненная с помощью модуля CAD-импорт и CAD-операции.
Слева показаны два несвязанных геометрических объекта, грани которых соединены линиями, справа — цельный геометрический объект, построенный с помощью операции Loft.

Слева показаны два несвязанных геометрических объекта, грани которых соединены линиями, справа — цельный геометрический объект, построенный с помощью операции Loft.

Импорт и дополнение CAD-моделей

Импорт и экспорт геометрических моделей

С помощью модуля CAD-импорт и CAD-операции можно импортировать файлы популярных CAD-форматов, в том числе Parasolid®, ACIS®, а также STEP и IGES. Кроме того, можно импортировать нативные файлы различных CAD-пакетов, например, SOLIDWORKS®, Inventor®, AutoCAD®, PTC® Creo® Parametric™, NX™ и CATIA® V5 (для импорта последнего требуется дополнительный модуль).

В процессе импорта CAD-файлы автоматически преобразуются в формат геометрического ядра Parasolid®. Импортированные геометрические модели можно изменять и исправлять, например, с помощью операций Fillet, Chamfer, Loft, Thicken и Midsurface. Также модели можно достраивать или помещать внутрь других геометрических объектов, чтобы, например, моделировать процессы, происходящие во внешней области. Исправленные или достроенные геометрические модели можно экспортировать в файлы форматов Parasolid®, ACIS®, STEP, IGES или STL для дальнейшего использования в сторонних программах.

Автоматическое или ручное исправление геометрических моделей

По умолчанию при импорте CAD-файлов проводится автоматическое исправление геометрических моделей.

Выполняется проверка корректности геометрической информации, что позволяет избежать проблем при построении расчетной сетки. В процессе импорта проверяется и исправляется несколько типов ошибок, в том числе ошибки, связанные с точностью геометрического представления модели, которые приводят к возникновению микрозазоров, самопересекающихся объектов, объектов малых размеров и узких сегментов поверхности.

Модуль CAD-импорт и CAD-операции также содержит инструменты для поиска недочетов и исправления выбранных CAD-моделей с заданной точностью. Например, можно настроить точность импорта так, чтобы зазоры между гранями исчезли, а из образовавшихся замкнутых поверхностей были сформированы твердотельные объекты, или чтобы исчезли мелкие геометрические объекты. Все необходимые преобразования будут выполнены на этапе импорта, а значит не нужно будет исправлять, сохранять и повторно импортировать CAD-файл.

Исправление геометрических моделей для оптимизации сетки и расчетов

Законченная геометрическая модель может обладать особенностями, которые усложнят построение расчетной сетки и проведение численного моделирования. В частности, для дискретизации мелких деталей конструкции будет использоваться большое количество элементов сетки малых размеров, тогда как на результаты моделирования эти мелкие детали не влияют, вследствие чего их можно было бы удалить.

Модуль CAD-импорт и CAD-операции предлагает пользователям инструменты для исправления моделей за счет поиска и устранения определенных объектов, таких как острые выступы, отверстия, узкие щели, короткие ребра и мелкие грани. Среди инструментов коррекции представлены также операции для устранения канавок и выемок, построения замкнутых поверхностей и удаления галтелей.

Кроме того, с помощью модуля CAD-импорт и CAD-операции можно вернуть удаленные детали, например, галтели и отверстия, и настроить параметрическое исследование, чтобы проанализировать влияние этих деталей на результаты моделирования.

Виртуальные геометрические операции

Виртуальные геометрические операции — это удобный инструмент COMSOL Multiphysics®, предназначенный для более эффективной работы с расчетной сеткой. С помощью виртуальных операций можно задать геометрические объекты и области, которые должны быть проигнорированы генератором расчетной сетки. Таким образом, можно избежать создания избыточных сеточных узлов в выбранных областях, поскольку сетка строится для виртуальной геометрической модели.

Обычно при построении сетки игнорируют те области геометрической модели, в которых решение задачи однородно или не представляет особого интереса в рамках исследуемых процессов. Виртуальные операции позволяют устранить ребра, вершины или грани, сформировать составные объекты или свернуть отдельные геометрические элементы.

Операция Remove Details в автоматическом режиме анализирует геометрическую модель и добавляет последовательность виртуальных операций, которые устраняют нежелательные особенности и элементы геометрии.

Виртуальные геометрические операции относятся к функционалу базовой платформы COMSOL Multiphysics®. Они дополняют инструменты работы с геометрическими моделями, представленные в модуле CAD-импорт и CAD-операции. Виртуальные операции особенно эффективны в ситуациях, когда изменение геометрической модели с помощью функций модуля CAD-импорт и CAD-операции является нежелательным или крайне сложным.

Ассоциативный импорт из CAD

При использовании модуля CAD-импорт и CAD-операции 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.

Поддерживаемые форматы файлов

В этой таблице перечислены форматы файлов, импорт и экспорт которых возможен при наличии модуля CAD-импорт и CAD-операции; список всех поддерживаемых форматов файлов приведен на отдельной странице. Обратите внимание, что некоторые форматы файлов поддерживаются не во всех операционных системах; дополнительные сведения см. в разделе системные требования.

Формат файла Раcширение Версия Импорт Экспорт
ACIS® .sat, .sab, .asat, .asab до 2021 1.0 (import),
R4, R7, 2016 1.0 (export)
Да Да
AutoCAD® .dwg 2.5-2021 Да Нет
AutoCAD® DXF™ .dxf 2.5-2021 Да Нет
IGES .igs, .iges до 5.3 Да Да
Inventor® assemblies .iam 11, 2008-2021 Да Нет
Inventor® parts .ipt 6-11, 2008-2021 Да Нет
NX™ .prt до 1926 Да Нет
Parasolid® .x_t, .xmt_txt, .x_b, .xmt_bin до V33.0 Да Да
PTC® Creo® Parametric™ .prt, .asm 1.0-7.0 Да Нет
PTC® Pro/ENGINEER® .prt, .asm 16 до Wildfire® 5.0 Да Нет
SOLIDWORKS® .sldprt, .sldasm 98-2021 Да Нет
STEP .step AP203, AP214 (import),
AP203 (export)
Да Да

Все перечисленные здесь товарные знаки являются собственностью их владельцев. Корпорация COMSOL AB, равно как и её дочерние компании и продукция, не связаны, не учреждались, не финансировались и не поддерживались этими владельцами. Перечень владельцев товарных знаков представлен в разделе http://www.comsol.ru/tm.

Геометрическая модель электродвигателя, импортированная из CAD-файла в COMSOL Multiphysics для дальнейшего анализа. Геометрическая модель электродвигателя, импортированная из CAD-файла.
Геометрическая модель, в которой цилиндрические отверстия выделены с помощью операции удаления отверстий Delete Holes.

Операция удаления отверстий Delete Holes используется для поиска цилиндрических отверстий.

Вид геометрической модели после удаления всех цилиндрических отверстий, выполненного с помощью операции Delete Holes.

Результат выполнения операции Delete Holes.

Пример сложной расчетной сетки до и после выполнения команды Collapse Face Regions — виртуальной операции, которая реализована в модуле CAD-импорт и CAD-операции.

Вид геометрической модели после удаления всех цилиндрических отверстий с помощью операции Delete Holes.

Непосредственная интеграция с CAD

Вы используете CAD-системы для проектирования, и вам нужен CAE-инструмент для проведения численного анализа? Модули COMSOL LiveLink™ для интеграции с ведущими CAD-продуктами позволяют непосредственно объединить возможности вашей CAD-системы и COMSOL Multiphysics®. При использовании модулей LiveLink™ все изменения в геометрической модели, внесенные в одной программе, автоматически синхронизируются с другой. Таким образом, работа с LiveLink™ избавляет от необходимости постоянно импортировать и экспортировать геометрические модели при внесении каких-либо изменений. Кроме того, упрощается настройка параметрических исследований, когда в качестве параметров используются геометрические размеры. Можно также решать задачи оптимизации геометрической модели на основе результатов моделирования.

Описанные функции относятся к следующим модулям интеграции:

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 свою контактную информацию, комментарии или вопросы и отправьте нам эту заявку. В течение одного рабочего дня вы получите ответ.

Следующий шаг:
Запрос
информации
о программе