Espandi le funzionalità CAD e importa i file CAD in COMSOL Multiphysics® con il CAD Import Module

Importare file CAD e prepararli per l'analisi

Il CAD Import Module, prodotto aggiuntivo di COMSOL Multiphysics®, ha due funzioni di base per agevolare il flusso del tuo lavoro di simulazione. In primo luogo, l'importazione di geometrie create nel software CAD: il CAD Import Module supporta l'importazione di una varietà di formati di file diversi, inclusi i formati Parasolid® e ACIS®, formati standard come STEP e IGES e formati di file nativi di vari sistemi CAD. La seconda funzione consiste nel preparare la geometria importata per l'analisi: è possibile riparare, semplificare, oppure applicare le operazioni di geometria virtuale al modello per correggere le discrepanze durante l'importazione o per semplificare la geometria. Tutte queste funzionalità sono disponibili per garantire che il processo di importazione della geometria non presenti ostacoli. Per un ingegnere CAE che non usa il software CAD, il CAD Import Module consente di lavorare con l'utente CAD per garantire una transizione fluida durante la collaborazione. Per un ingegnere CAE che utilizza anche software CAD, COMSOL fornisce diversi prodotti aggiuntivi che connettono COMSOL Multiphysics® a ciascuno dei principali pacchetti software CAD, utilizzando una tecnologia LiveLink™ specifica. Maggiori informazioni sono disponibili nella sezione di interfacciamento.

Importazione di file CAD

Tutti i software CAD supportano l'esportazione di file in formato Parasolid®, ACIS®, STEP e IGES, che possono quindi essere facilmente importati in COMSOL Multiphysics®. Inoltre, il CAD Import Module consente di importare i formati di file nativi di un certo numero di sistemi CAD, come SOLIDWORKS®, Inventor®, PTC® Creo® Parametric™, NX™ e AutoCAD®. Il prodotto a parte File Import for CATIA® V5 fornisce supporto per l'importazione del formato di file nativo per questo CAD. Dopo aver installato il CAD Import Module, tutti i file CAD vengono automaticamente convertiti in una geometria Parasolid® utilizzando il motore geometrico Parasolid® incluso nel modulo. Queste geometrie possono essere successivamente modificate dagli strumenti inclusi in COMSOL Multiphysics® e nel CAD Import Module, che consentono anche, per esempio, la possibilità di una modifica consapevole della geometria. Un esempio di questa procedura consiste nella creazione di un dominio del modello attorno a un oggetto CAD, come un involucro da usare in un'analisi CFD, acustica o elettromagnetica. Per la maggior parte, i modelli CAD sono geometrie degli oggetti da produrre, e la simulazione può essere usata per modellare i fenomeni attorno a questo oggetto, come il flusso d'aria. Quando sono state apportate queste modifiche, il CAD Import Module può esportare i file nei formati Parasolid® o ACIS® per l'importazione in altri strumenti.

Formati supportati per l'importazione/esportazione di file

Si noti che non tutti i formati di file sono supportati su tutti i sistemi operativi; per dettagli, vedere i requisiti di sistema.

Formato File Estensione Versione Importazione Esportazione
ACIS® .sat, .sab, .asat, .asab fino a 2018 1.0 (importazione), RR4, R7, 2016 1.0 (esportazione)
AutoCAD® .dwg 2.5–2019 No
AutoCAD® DXF™ .dxf 2.5–2019 No
IGES .igs, .iges fino a 5.3 No
Inventor® assemblies .iam 11, 2008–2019 No
Inventor® parts .ipt 6–11, 2008–2019 No
NX™ .ipt fino a 12 No
Parasolid® .x_t, .xmt_txt, .x_b, .xmt_bin fino a V31.0
PTC® Creo® Parametric™ .prt, .asm 1.0–5.0 No
PTC® Pro/ENGINEER® .prt, .asm 16 fino a Wildfire® 5.0 No
SOLIDWORKS® .sldprt, .sldasm 98–2018 No
STEP .step AP203, AP214 No

Visualizza tutti i formati di file supportati da COMSOL.

Screenshot che mostra il CAD Import Module aperto con il software COMSOL Multiphysics®. When importing a CAD file into COMSOL Multiphysics® with the CAD Import Module, there are specific settings available to ensure the import process is smooth.

Elaborazione della geometria per l'analisi

Quando si esegue un'analisi degli elementi finiti, ripulire la geometria in vista dell'analisi è tanto importante quanto importare la geometria stessa. Il CAD Import Module contiene gli strumenti necessari per riparare la geometria se eredita errori durante il trasferimento, per semplificarla quando è eccessivamente dettagliata e per rimuovere le entità geometriche che causano mesh inutilmente fitte.

Riparare una geometria durante l'importazione

L'obiettivo della creazione di un modello CAD è ottenere una rappresentazione digitale del prodotto reale. Questa versione digitale contiene la geometria 3D del prodotto insieme alle informazioni necessarie per produrlo. Una geometria CAD 3D è solitamente fedele all'oggetto reale che rappresenta, ma si possono riscontrare piccole discrepanze appena percettibili nella geometria. Ciò può dipendere da limiti numerici nella capacità del computer di rappresentare forme complesse, da limitazioni di alcuni vecchi formati di file CAD, da errori dell'utente o dalla traduzione dei dati tra formati di file. Questi piccoli dettagli potrebbero causare, per esempio, facce che non si chiudono esattamente sui lati, o inconsistenti normali delle superfici e direzioni erronee dei lati. A sua volta, questo può portare a problemi nella formazione di oggetti validi e a tenuta stagna quando si genera una mesh all'interno di COMSOL Multiphysics®. Perciò, la riparazione della geometria viene sempre eseguita di default durante il processo di importazione prima di avviare qualsiasi simulazione.

Oltre alla riparazione automatica che si effettua durante l'importazione, il CAD Import Module offre funzionalità che consentono di riparare manualmente i modelli CAD. Per esempio, è possibile selezionare manualmente le facce e collegarle per formare un unico solido, utilizzando una tolleranza specificata per chiudere gli spazi vuoti. In alternativa, è possibile localizzare automaticamente i bordi che presentano buchi e utilizzare questi bordi come input per generare una nuova faccia che copra lo spazio vuoto e formi un solido.

 

Semplifica una geometria per la simulazione

Una volta che il modello CAD è stato riparato correttamente, potrebbe essere ancora difficile da utilizzare in una simulazione a causa della complessità della geometria e del numero di piccoli dettagli geometrici presenti nel modello. Se non vengono rimossi dalla geometria prima della mesh, questi dettagli possono portare a un numero eccessivo di elementi di mesh e, quindi, richiedere più risorse computazionali del necessario.

Alcuni dettagli, come raggi di raccordo, scanalature, filetti e buchi, sono necessari per un'eventuale produzione, ma potrebbero non essere rilevanti per una simulazione complessiva del modello CAD. Il CAD Import Module offre gli strumenti per rimuoverli e semplificare la geometria. È possibile eliminare i raggi di raccordo e gli smussi, riempire i buchi ed eliminare gruppi di facce, sostituendole con una superficie uniforme attraverso il riempimento o la tappatura.

Altri dettagli indesiderati potrebbero essere il risultato della modellazione CAD e del processo di importazione stesso, come facce piccole, facce scheggiate, spike e lati corti. Per queste caratteristiche involontarie, è possibile selezionare la tipologia in un'interfaccia e specificare un valore di tolleranza per identificare e rimuovere tutte le occorrenze desiderate. La semplificazione può anche essere eseguita automaticamente come parte del processo di importazione, utilizzando le stesse tolleranze specificate per la riparazione.

Esempio di riparazione di uno sliver in una geometria CAD per migliorare la mesh La riparazione di uno sliver migliora la mesh evitando gli elementi allungati che possono derivare da queste facce con rapporto di forma elevato.
Immagini affiancate che mostrano una geometria CAD con e senza scanalatura e foro. Le geometrie introdotte dagli strumenti CAD possono essere semplificate rimuovendo dettagli non significativi per la simulazione complessiva, come le scanalature e i fori in questo esempio.
Immagini affiancate che mostrano una geometria CAD con e senza raggi di raccordo. La semplificazione può includere la rimozione dei raggi di raccordo da una geometria. Qui, i raggi di raccordo vengono scelti e rimossi con un'unica azione.
Immagini affiancate che mostrano geometrie CAD con e senza facce tappate. Tappare delle facce consente di riempire un dominio ed eseguire una simulazione su quel dominio, come un'analisi fluidodinamica su un collettore di scarico.

Eseguire operazioni di Virtual Geometry per semplificare la mesh

L'esecuzione delle operazioni di geometria virtuale è simile al processo di semplificazione, tranne per il fatto che la geometria importata rimane invariata. Invece di modificare la geometria, le operazioni di geometria virtuale istruiscono il meshatore a ignorare alcuni dettagli che non influenzano la simulazione o non sono particolarmente rilevanti per la simulazione desiderata. L'operazione di mesh avviene quindi su una geometria virtuale. Tali operazioni consistono nell'ignorare vertici, lati e facce, formare lati e facce compositi, collassare lati e facce e altro ancora.

Esistono due modi per utilizzare le operazioni di geometria virtuale. Le facce, i lati e i vertici da ignorare possono essere selezionati manualmente, ma esiste anche un'operazione automatica Remove Details che consente di riconoscere e rimuovere automaticamente i piccoli dettagli utilizzando una sequenza di operazioni virtuali (che può essere modificata, se necessario). Queste operazioni sono incluse nel pacchetto base, COMSOL Multiphysics®, e sono un ottimo complemento agli strumenti di semplificazione del CAD Import Module. Questa funzionalità è particolarmente utile quando le caratteristiche della geometria non possono essere rimosse facilmente attraverso la semplificazione o la riparazione, o quando la simulazione richiede di mantenere intatta la curvatura della geometria.

 

Interfacciamento diretto con i software CAD

Il CAD Import Module fornisce strumenti per garantire una transizione precisa di una geometria da un software CAD alla simulazione in COMSOL Multiphysics®, il che rappresenta una soluzione ideale per un ingegnere CAE che non ha accesso al programma CAD. Per gli utenti CAD che cercano uno strumento CAE, i prodotti LiveLink™ di COMSOL offrono funzionalità aggiuntive per collegare direttamente il sistema CAD a COMSOL Multiphysics®. La funzione di sincronizzazione nei prodotti LiveLink™ aggiorna automaticamente la geometria in un programma quando vengono apportate modifiche nell'altro. Con i prodotti LiveLink™ si evita l'importazione/esportazione e la reimportazione dell'intera geometria CAD quando si desidera apportare modifiche per ulteriori analisi. Inoltre, le scansioni parametriche possono essere eseguite automaticamente in base a una quota geometrica, ad esempio la lunghezza di un lato, ed è possibile effettuare persino analisi per ottimizzare la geometria CAD in base ai parametri dei risultati.

I prodotti che attualmente includono questa funzionalità sono i seguenti:

Tutti i marchi elencati sono di proprietà dei rispettivi proprietari e COMSOL AB e le sue filiali e prodotti non sono affiliati, approvati, sponsorizzati o supportati da proprietari di quei marchi. Per un elenco dei proprietari dei marchi, vedere http://www.comsol.com/tm.

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