CAD Import Module

Per un'efficace integrazione tra simulazione e CAD

CAD Import Module

La rimozione di queste superfici di dimensioni trascurabili aumenta l'efficienza nella fase di generazione della mesh e della soluzione senza alterare i risultati della simulazione.

Il CAD Import Module supporta l'importazione e l'esportazione di file CAD

Il CAD Import Module supporta l'importazione di numerosi formati di file tra cui Parasolid® e ACIS® e altri formati standard come STEP e IGES. Questi formati sono supportati da quasi tutti gli strumenti CAD e sono accettati per l'importazione in COMSOL Multiphysics. Inoltre il CAD Import Module può importare i formati di file nativi di un ristretto numero di sistemi CAD, tra cui Inventor®, PTC® Creo® Parametric e SOLIDWORKS®. La funzione opzionale di importazione file per CATIA® V5 consente di importare il formato di file nativo di questo sistema.

Una volta installato il CAD Import Module, il motore di geometria Parasolid incluso nel modulo converte tutti i file CAD in geometria Parasolid. Gli elementi geometrici risultanti dalla conversione saranno modificabili all'interno di COMSOL Multiphysics e del CAD Import Module. Le modifiche possono includere la riparazione della geometria e/o l'eliminazione di dettagli (v. spiegazione seguente), ma anche alterazioni massicce della geometria stessa. Un esempio è dato dalla creazione di un dominio intorno al modello CAD. La maggior parte dei modelli CAD rappresenta gli elementi geometrici degli oggetti da fabbricare e la simulazione consente di modellare i fenomeni che interessano un oggetto, per esempio il flusso d'aria. Dopo aver apportato le modifiche, il CAD Import Module le può esportare nel formato di file Parasolid o ACIS per l'importazione in altri strumenti.

Integrazione tra simulazione e CAD per lo sviluppo di prodotti di successo

La prima fase nello sviluppo di un prodotto spesso comporta la creazione di un modello CAD o di simulazione. Il modello di simulazione consente di capire e ottimizzare il pezzo, componente o dispositivo in via di sviluppo, mentre il modello CAD fornisce tutte le informazioni dettagliate necessarie per la produzione. Per una comprensione totale si devono creare entrambi i modelli. A questo punto diventa necessario integrare i processi di simulazione e modellazione CAD in modo che le informazioni e i dati di un modello interessino l'altro e, come spesso accade, possano essere trasferiti direttamente dall'uno all'altro. Per facilitare questa integrazione, COMSOL offre uno strumento robusto: il CAD Import Module.

Altre immagini:

  • Gli elementi geometrici importati da strumenti CAD possono quindi essere modificati per eliminare i dettagli geometrici che risultino insignificanti ai fini della simulazione generale, come la scanalatura e il foro di questo esempio. Gli elementi geometrici importati da strumenti CAD possono quindi essere modificati per eliminare i dettagli geometrici che risultino insignificanti ai fini della simulazione generale, come la scanalatura e il foro di questo esempio.
  • La riparazione di un frammento a superficie lunga e stretta riduce il numero di elementi della mesh, mentre per il riempimento di uno spazio vuoto si può livellare la geometria circostante. La riparazione di un frammento a superficie lunga e stretta riduce il numero di elementi della mesh, mentre per il riempimento di uno spazio vuoto si può livellare la geometria circostante.
  • In questo esempio, l'eliminazione di dettagli implica la rimozione dei raggi di raccordo dalla geometria. Tutti i raccordi sono selezionati e rimossi in un'unica operazione. In questo esempio, l'eliminazione di dettagli implica la rimozione dei raggi di raccordo dalla geometria. Tutti i raccordi sono selezionati e rimossi in un'unica operazione.
  • La chiusura delle facce consente di riempire un dominio e di eseguirne la simulazione, ad esempio per analizzare il flusso di un fluido attraverso un collettore. La chiusura delle facce consente di riempire un dominio e di eseguirne la simulazione, ad esempio per analizzare il flusso di un fluido attraverso un collettore.
  • Fori o facce possono essere eliminati e riempiti (come illustrato), o separati e riempiti, a seconda che l'obiettivo sia creare o meno una feature con le proprietà delle facce circostanti. Fori o facce possono essere eliminati e riempiti (come illustrato), o separati e riempiti, a seconda che l'obiettivo sia creare o meno una feature con le proprietà delle facce circostanti.
  • Le operazioni virtuali consentono di ignorare un dettaglio geometrico (faccia sottile) dove si infittirebbe la mesh in modo da generare una mesh più uniforme. Le operazioni virtuali consentono di ignorare un dettaglio geometrico (faccia sottile) dove si infittirebbe la mesh in modo da generare una mesh più uniforme.

L'eliminazione delle feature snellisce il processo di simulazione

Anche dopo averlo riparato, il modello CAD può risultare difficile da usare in una simulazione a causa delle complessità geometriche e della quantità di piccoli dettagli geometrici rappresentati. Alcuni possono derivare dal processo di modellazione CAD (piccole facce, frammenti, punte e lati corti), mentre altri possono essere necessari ai fini della produzione, come nel caso di raccordi, scanalature, filetti e fori. Tutti questi accorgimenti sono generalmente irrilevanti per la simulazione. In entrambi i casi, la presenza di questi dettagli determina la generazione di una mesh molto dettagliata in queste zone per una risoluzione corretta delle entità geometriche. Per risparmiare le risorse computazionali, questi dettagli dovrebbero essere rimossi o semplificati in modo da creare più uniformità geometriche e quindi una mesh meno fitta.

Il CAD Import Module offre funzionalità per eliminare i dettagli attraverso l'identificazione e la rimozione - automatica o manuale - degli stessi per snellire il processo di simulazione. Nel caso di dettagli accidentali, come i frammenti, basta selezionare il tipo corrispondente in un'interfaccia dedicata e specificare un valore di tolleranza per identificare nella geometria tutte le occorrenze di questa feature geometrica. A questo punto, è possibile scegliere manualmente i dettagli da eliminare. Il CAD Import Module le eliminerà, generando una geometria livellata o uniforme per una mesh più efficace. L'eliminazione dei dettagli può anche avvenire automaticamente come parte del processo di importazione, applicando le stesse tolleranze specificate per la riparazione.

Nel caso di dettagli geometrici intenzionali, che comunque richiederebbero una mesh di risoluzione maggiore, quali fori e scanalature, si può selezionare manualmente la loro posizione geometrica e decidere se riempirli, chiuderli, applicarvi una patch o eliminarli. In tal caso, il CAD Import Module li sostituisce con una superficie uniforme (riempimento o patch).

Le operazioni virtuali concentrano le simulazioni sulle regioni d'interesse

Altri dettagli geometrici che si desidera escludere o rimuovere nella fase di generazione della mesh e quindi dalla simulazione possono essere definiti come Operazioni di geometria virtuale, per concentrare l'attività di simulazione solo sulle regioni d'interesse. Ciò consente di selezionare specifiche entità nelle regioni del modello che non influiscono in modo sostanziale sulla simulazione o che non sono particolarmente rilevanti per la simulazione desiderata e di richiedere agli algoritmi di generazione della mesh di ignorarle. La mesh viene quindi generata su una geometria virtuale. Queste operazioni - che comprendono l'ignorare vertici, spigoli e facce, il formare facce e spigoli compositi e il collassare spigoli e facce - sono incluse nel pacchetto base COMSOL Multiphysics e integrano gli strumenti di eliminazione dei dettagli del CAD Import Module. Questa funzionalità è molto utile soprattutto quando le entità geometriche non sono facili da rimuovere con gli strumenti di eliminazione o riparazione, o quando per la simulazione è necessario mantenere intatta la curvatura della geometria.

Riparare la geometria per dare inizio alla simulazione

Generare modelli CAD è una scienza, anche se non esatta. Spesso l'obiettivo di un modello CAD è quello di visualizzare e specificare le tolleranze e i materiali per i reparti di produzione o di sviluppo, responsabili della modifica di un dispositivo o di un processo esistente. Un modello CAD non è sempre perfetto e può presentare facce adiacenti che non si congiungono in un punto esatto dello spazio. Un modello CAD può contenere piccole anomalie appena percepibili che causano la creazione di regioni oppure oggetti non fisici che rendono difficile la generazione della mesh con COMSOL Multiphysics. Per questo la riparazione della geometria viene sempre eseguita automaticamente durante l'importazione, al fine di agevolare l'avvio delle simulazioni.

Il CAD Import Module offre funzionalità per rilevare automaticamente e riparare, manualmente o automaticamente, i modelli CAD. Sebbene sia auspicabile che il progettista svolga alcune operazioni di riparazione nello strumento CAD in uso, il CAD Import Module identificherà le anomalie esistenti, che potrebbero non essere immediatamente rilevabili nel software CAD. Il CAD Import Module consente di selezionare manualmente le facce adiacenti e di unirle per formare un solido oppure l'utente può specificare le tolleranze nel processo di importazione e lasciare che il modulo esegua l'operazione automaticamente.

I prodotti LiveLink offrono funzionalità aggiuntive

Il CAD Import Module fornisce tutti gli strumenti necessari per mettere adeguatamente in comunicazione i dati tra il modello CAD e la geometria COMSOL. Tutte le stesse funzionalità sono anche disponibili nei prodotti LiveLink, che offrono un'integrazione senza soluzione di continuità tra progetto CAD e simulazione, consentendo di ottimizzare la geometria di un modello CAD all'interno del modello di simulazione.

La funzionalità chiave offerta dai prodotti LiveLink è la sincronizzazione tra COMSOL Multiphysics e il sistema CAD in uso, che non solo consente di importare ed esportare, riparare la geometria e semplificare i dettagli dei modelli CAD, ma offre anche l'associatività geometrica tra COMSOL Multiphysics e un modello nel sistema CAD. Ciò significa che, grazie alla sincronizzazione, le modifiche apportate in un ambiente si aggiornano immediatamente nell'altro. In tal modo si evita di dover importare, esportare e reimportare l'intero modello CAD dopo aver identificato una modifica necessaria a causa dei risultati della simulazione. È inoltre possibile eseguire automaticamente sweep parametrici sulla base di un'entità geometrica come la quota di un lato. Qualsiasi definizione della fisica nei domini geometrici o ai contorni viene rispettata a prescindere dalle modifiche intervenute nella geometria.

Le funzionalità precedentemente citate sono disponibili in LiveLink for AutoCAD®, LiveLink for PTC® Creo® Parametric, LiveLink for PTC® Pro/ENGINEER® e LiveLink for Solid Edge®. LiveLink for Inventor® e LiveLink for SOLIDWORKS® hanno funzionalità aggiuntive che consentono di eseguire le simulazioni di COMSOL Multiphysics all'interno della GUI di questi sistemi CAD.

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