Модуль CAD-импорт

Импортируйте CAD-файлы в COMSOL Multiphysics^® с помощью модуля CAD-импорт

Импорт CAD-файлов и подготовка геометрических моделей для численного анализа

В модуле CAD-импорт пакета COMSOL Multiphysics^® представлены две основные функции, которые упрощают рабочий процесс 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, импортированную геометрическую модель можно отредактировать, упростить или с помощью виртуальных операций устранить погрешности импорта. Все эти функциональные возможности позволяют максимально облегчить процедуру импорта геометрических моделей.

Модуль CAD-импорт помогает сделать совместную работу проектировщиков, работающих с CAD-программами, и расчетчиков, использующих COMSOL, максимально эффективной. Тем же специалистам по инженерным расчетам, которые непосредственно используют в своей работе CAD-системы, COMSOL предлагает специализированные модули интеграции LiveLink™, обеспечивающие двустороннюю связь COMSOL Multiphysics^® и наиболее популярных систем компьютерного проектирования. Больше информации о модулях интеграции представлено в разделе «Непосредственная интеграция с CAD-системами».

Импорт CAD-файлов

Все 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 модуль 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 программное 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 электромагнитизма. Обычно CAD-модель объекта используется в процессе производства, тогда как численное моделирование применяется для анализа физических явлений, сопровождающих работу устройства. Если по результатам численного анализа в геометрическую модель были внесены изменения, то ее можно экспортировать в файл формата IGES, STEP, Parasolid^® или ACIS^® для последующей работы с этой моделью в других программах.

Обратите внимание, что некоторые форматы файлов поддерживаются не во всех операционных системах; за подробностями обратитесь к странице системных требований.

Подготовка геометрической модели для численного анализа

Для проведения конечно-элементного анализа важно не только импортировать геометрическую модель, но и правильно подготовить ее для численного исследования. Модуль CAD-импорт содержит инструменты, необходимые для устранения ошибок в геометрической модели, возникающих при импорте, для удаления несущественных деталей и мелких геометрических объектов, наличие которых усложняет генерацию расчетной сетки.

Устранение ошибок импорта

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 расчетой 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, 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.

0:03

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 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.

Используйте виртуальные геометрические операции, чтобы облегчить генерацию 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, сшивать ребра и поверхности и выполнять другие действия.

Существует два способа использования виртуальных операций. Можно либо вручную выбрать, какие поверхности, ребра и точки следует игнорировать, либо с помощью операции Remove Details (Удалить детали) можно найти и удалить мелкие геометрические объекты в автоматическом режиме. Эта операция представляет собой последовательность виртуальных операций, которую можно при необходимости изменить.

Виртуальные операции относятся к функционалу базового модуля COMSOL Multiphysics^® и являются полезным дополнением функций модуля 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 расчете требуется оставить без изменений сложную геометрическую модель.

Непосредственная интеграция с CAD-системами

Инструменты, представленные в модуле CAD-импорт, позволяют легко переносить геометрические модели из CAD-систем в COMSOL Multiphysics^® для численного анализа. Эти инструменты будут крайне полезны тем специалистам по инженерным расчетам, которые не имеют возможности работать с CAD-системами непосредственно. Пользователям же CAD-систем, которые 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. Кроме того, можно выполнять параметрические исследования, задавая в качестве варьируемых параметров, например, геометрические размеры, или оптимизировать конструкцию, используя в качестве управляющих параметров геометрические характеристики.

Список продуктов, которые поддерживают функции интеграции:

• LiveLink™ for SOLIDWORKS^®
• LiveLink™ for Inventor^®
• LiveLink™ for PTC^® Creo^® Parametric™
• LiveLink™ for Solid Edge^®
• LiveLink™ for Revit^®
• LiveLink™ for AutoCAD^®
• LiveLink™ for PTC^® Pro/ENGINEER^®