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Design Module

Costruire geometrie e modificare i file importati in COMSOL Multiphysics®

Quando si esegue una simulazione, è importante utilizzare il modello geometrico più adatto all'analisi prevista. Il Design Module amplia le funzionalità CAD di COMSOL Multiphysics® con strumenti aggiuntivi per l'importazione e la revisione di modelli CAD esistenti, nonché per lo schizzo e la costruzione di geometrie da zero.

Che si tratti di rimuovere dettagli irrilevanti da una geometria esistente, modificare e riparametrizzare determinate caratteristiche di un modello CAD importato o costruire geometrie parametriche, il Design Module dispone di caratteristiche e funzionalità specializzate per la preparazione di un modello per l'analisi.

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Geometria metallica di un freno a disco per auto costituito da un disco ventilato e l'assieme della pinza.
Visualizzazione dettagliata dello schizzo di un modello realizzato nel Design Module utilizzando strumenti per vincoli parametrici e quote.
Visualizzazione dettagliata della sollecitazione di un modello di staffa per albero in acciaio.

Vincoli e dimensioni

Il Design Module include una serie di strumenti di sketching usati per aggiungere vincoli e quote ai disegni planari per modelli 2D, piani di lavoro 3D e parti geometriche. Alcune delle opzioni di vincolo disponibili includono vincoli paralleli, perpendicolari e tangenti. Per esempio, per far incontrare due segmenti di un poligono a 90 gradi, si clicca sui due bordi e si usa un vincolo perpendicolare. Le opzioni per le dimensioni includono, la dimensione della lunghezza, il raggio, l'angolo e altro. Per esempio, è possibile semplicemente cliccare e trascinare un bordo per impostare interattivamente una dimensione di lunghezza. Per aiutare nella creazione di disegni coerenti, il Design Module fornisce un feedback immediato per informare se uno schizzo è sottodefinito, sovradefinito o ben definito.

Tutte le dimensioni sopra descritte possono essere rese parametriche usando la struttura parametrica generale in COMSOL Multiphysics®. Questo permette di eseguire sweep parametrici su una o più dimensioni. Inoltre, in combinazione con l'Optimization Module, è possibile eseguire ottimizzazioni parametriche, sfruttando appieno le funzionalità parametriche.

Funzionalità di importazione CAD

Il Design Module contiene tutte le funzionalità del CAD Import Module, utilizzato per importare ed esportare un'ampia gamma di formati di file CAD. Per garantire la validità delle informazioni geometriche importate, un modello CAD può essere riparato e semplificato automaticamente o manualmente per facilitare la configurazione e l'esecuzione dell'analisi. Questa funzionalità si estende all'importazione di geometrie associative, in cui il software legge le informazioni nel file CAD per identificare le entità geometriche e confrontarle con una versione del file importata in precedenza. Ciò consente di mantenere il più possibile le impostazioni fisiche e di altro tipo sulla geometria. Per ulteriori dettagli su queste funzionalità, consultare la pagina CAD Import Module.

Inoltre, il Design Module è particolarmente adatto per l'importazione di assiemi CAD che spesso contengono piccoli spazi vuoti e sovrapposizioni tra i componenti. Questi possono essere ridotti utilizzando operazioni booleane avanzate, esclusive del Design Module. Queste operazioni sono utilizzate dalla funzionalità di pulizia automatica della geometria durante la generazione del modello geometrico per la simulazione, ma possono anche essere applicate manualmente.

L'interfaccia utente di COMSOL Multiphysics mostra il Model Builder con il nodo Geometry selezionato, le impostazioni dell'operazione Delete Holes e una geometria di una piastra di copertura con fori di varie dimensioni nella finestra Graphics.

Operazioni geometriche nel Design Module

Il Design Module offre le funzionalità necessarie per creare e modificare le geometrie e consente di usare le operazioni booleane più avanzate.

Visualizzazione in primo piano delle impostazioni dell'operazione Fillet e modello di staffa nella finestra Graphics.

Raggi di raccordo

In meccanica strutturale, i raggi di raccordo vengono utilizzati per ridurre le concentrazioni di sollecitazioni, mentre in elettromagnetismo aiutano a prevenire le rotture elettriche. Utilizzando il Design Module, i raggi di raccordo vengono creati semplicemente selezionando uno o più lati e specificando un raggio o una dimensione per arrotondare gli angoli dei lati selezionati. L'opzione del raggio variabile consente di applicare valori di raggio diversi lungo il bordo smussato, creando una transizione più graduale tra le facce per un miglioramento estetico, un aspetto importante in applicazioni quali l'elettronica di consumo. L'utilizzo di un raggio che varia gradualmente può anche aiutare a risolvere i vincoli di spazio, facilitando la progettazione di componenti che devono adattarsi a spazi ristretti.

Una vista ravvicinata del Model Builder con il nodo Offset Faces evidenziato e un modello di pinza del freno nella finestra Graphics.

Offset Faces

L'operazione Offset Faces serve a spostare le facce degli oggetti geometrici 3D lungo la loro direzione normale. Questa funzionalità è utile anche per modificare le geometrie 3D e consente di parametrizzare le caratteristiche geometriche degli oggetti importati da file CAD 3D. Nelle applicazioni MEMS, questa operazione può essere utilizzata per creare geometrie 3D in modo da emulare la deposizione di materiali su superfici non piane.

Una vista ravvicinata del Model Builder con il nodo Midsurface evidenziato e il modello del telaio di una scala per un camion nella finestra Graphics.

Midsurface

L'operazione Midsurface rimuove lo spessore di un oggetto solido di spessore costante, ottenendo un oggetto di superficie. Tali oggetti di superficie vengono in genere utilizzati con un'interfaccia Shell, in cui lo spessore è rappresentato come una proprietà fisica invece che come una caratteristica geometrica.

Una vista ravvicinata del Model Builder con il nodo Loft evidenziato e un modello di scafo di nave nella finestra Graphics.

Loft

L'operazione Loft consente di creare una superficie di loft utilizzando determinati profili e curve guida. Questa superficie è formata da una o più facce che interpolano tra i profili. L'operazione è particolarmente utile per generare transizioni geometriche morbide tra curve di profilo di forma diversa.

Vista in primo piano del Model Builder e di un modello di staffa di montaggio nella finestra Graphics.

Smussi

Gli smussi vengono creati semplicemente cliccando su un bordo e specificando una distanza. Si creeranno così angoli smussati sui bordi selezionati.

Una vista ravvicinata del Model Builder con il nodo Transform Faces evidenziato e un modello di involucro nella finestra Graphics.

Transform Faces

L'operazione Transform Faces applica una trasformazione lineare alle facce selezionate degli oggetti geometrici 3D. Questa trasformazione può includere spostamento, rotazione e scalatura isotropa. La sua funzione diventa particolarmente utile quando si lavora con modelli importati da file CAD 3D. Ad esempio, questa operazione consente di parametrizzare le caratteristiche geometriche degli oggetti importati, di eseguire sweep sui parametri e di ottimizzare i progetti se utilizzata con l'Optimization Module.

Una vista ravvicinata del Model Builder con il nodo Thicken evidenziato e un modello di ventilatore industriale nella finestra Graphics.

Thicken

L'operazione Thicken è usata per convertire un oggetto di superficie in un oggetto solido dandogli uno spessore, di solito nella direzione normale.

Vista in primo piano della finestra Settings del nodo Project to Faces e di un modello di auto sportiva nella finestra Graphics.

Proiezione sulle facce

L'operazione Project to Faces proietta i lati sulle facce per creare impronte, consentendo l'applicazione di modelli su superfici curve. La proiezione può essere eseguita normalmente sulle facce di destinazione o lungo una direzione definita dall'utente.

Vista in primo piano delle impostazioni della geometria e un modello di staffa nella finestra Graphics.

Operazioni booleane avanzate

Il Design Module offre operazioni booleane avanzate progettate per gestire modelli geometrici più complessi con maggiore precisione. Queste operazioni sono particolarmente utili quando si calcola l'unione di oggetti con facce tangenti che non corrispondono esattamente. Sono anche efficaci per ridurre spazi vuoti e sovrapposizioni che rientrano in una tolleranza specificata.

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