Importieren von CAD-Dateien in COMSOL Multiphysics® mit dem CAD Import Module

CAD-Dateien importieren und für die Analyse vorbereiten

Das CAD Import Module Add-On zu COMSOL Multiphysics® bietet zwei Grundfunktionen zur Unterstützung Ihres Modellierungs-Workflows. Erstens unterstützt das CAD Import Module beim Import von Geometrien, welche in CAD-Software erstellt wurden, eine Vielzahl von verschiedenen Dateiformaten, darunter die Formate Parasolid® und ACIS®, Standardformate wie STEP und IGES sowie native Dateiformate verschiedener CAD-Systeme. Um sicherzustellen, dass die importierte Geometrie zur Analyse bereit ist, können Sie zweitens Reparieren, Defeaturen, oder virtuelle Geometrieoperationen auf Ihre Geometrie anwenden, um Diskrepanzen beim Import zu beheben oder die Geometrie zu vereinfachen. Alle diese Funktionen sind verfügbar, um sicherzustellen, dass Ihr Geometrieimportprozess reibungslos abläuft.

Wenn Sie ein CAE-Ingenieur sind, der keine CAD-Software verwendet, hilft Ihnen das CAD Import Module bei der Zusammenarbeit mit dem CAD-Anwender, um einen reibungslosen Übergang in der Kooperation zu gewährleisten. Wenn Sie ein CAE-Ingenieur sind, der auch CAD-Software verwendet, bietet COMSOL mehrere Zusatzprodukte an, die COMSOL Multiphysics® mit jedem der wichtigsten CAD-Softwarepakete über eine spezielle LiveLink™-Technologie verbinden. Mehr dazu erfahren Sie im Abschnitt Schnittstellen.

CAD-Dateien importieren

Jede CAD-Software unterstützt den Export von Parasolid®, ACIS®, STEP und IGES-Dateiformaten, die dann problemlos in COMSOL Multiphysics® importiert werden können. Darüber hinaus ermöglicht Ihnen das CAD Import Module den Import der nativen Dateiformate einer Reihe von CAD-Systemen, wie SOLIDWORKS®, Inventor®, PTC® Creo® Parametric™, NX™ und AutoCAD®. Der separate File Import for CATIA® V5 bietet Unterstützung für den Import des nativen Dateiformats für dieses System. Wenn Sie das CAD Import Module installiert haben, werden alle CAD-Dateien automatisch mit Hilfe der im Modul enthaltenen Geometrie-Engine Parasolid® in eine Parasolid® Geometrie umgewandelt. Diese Geometrien können anschließend durch die Werkzeuge in COMSOL Multiphysics® und im CAD Import Module geändert werden, z.B. durch eine bewusste Änderung der Geometrie. Ein Beispiel dafür ist die Erstellung eines Modellbereichs um eine CAD-Konstruktion herum, z.B. für den Einsatz in einer CFD-, Akustik- oder Elektromagnetikanalyse. Die meisten CAD-Modelle sind Geometrien der zu fertigenden Objekte, und die Simulation kann verwendet werden, um die Phänomene um dieses Objekt herum zu modellieren, wie z.B. den Luftstrom. Wenn auf diese Weise Änderungen vorgenommen wurden, kann das CAD Import Module diese in die Dateiformate Parasolid® oder ACIS® für die Verwendung in anderen Programmen exportieren.

Unterstützte Formate für den Datei-Import/Export

Beachten Sie, dass nicht alle Dateiformate auf allen Betriebssystemen unterstützt werden; Details finden Sie in den Systemanforderungen.

Dateiformat Erweiterung Version Import Export
ACIS® .sat, .sab, .asat, .asab bis 2018 1.0 (Import),
R4, R7, 2016 1.0 (Export)
Ja Ja
AutoCAD® .dwg 2.5–2019 Ja Nein
AutoCAD® DXF™ .dxf 2.5–2019 Ja Nein
IGES .igs, .iges bis 5.3 Ja Nein
Inventor® Assemblies .iam 11, 2008–2019 Ja Nein
Inventor® Parts .ipt 6–11, 2008–2019 Ja Nein
NX™ .ipt bis 12 Ja Nein
Parasolid® .x_t, .xmt_txt, .x_b, .xmt_bin bis V31.0 Ja Ja
PTC® Creo® Parametric™ .prt, .asm 1.0–5.0 Ja Nein
PTC® Pro/ENGINEER® .prt, .asm 16 bis Wildfire® 5.0 Ja Nein
SOLIDWORKS® .sldprt, .sldasm 98–2018 Ja Nein
STEP .step AP203, AP214 Ja Nein

Alle von COMSOL unterstützte Dateiformate ansehen

Geometriebearbeitung für die Analyse

Bei der Durchführung einer Finite-Elemente-Analyse ist die Bereinigung der Geometrie für die Analyse genauso wichtig wie der Import der Geometrie selbst. Das CAD Import Module enthält die notwendigen Werkzeuge, um Geometrien zu reparieren, die bei der Übertragung Fehler erben, um zu detaillierte Geometrien zu vereinfachen und um geometrische Elemente zu entfernen, die unnötig feine Netzstrukturen verursachen.

Reparieren einer Geometrie beim Import

Ziel der Erstellung des CAD-Modells ist es, eine digitale Darstellung des realen Produkts zu erhalten. Diese digitale Version enthält die 3D-Geometrie des Produkts zusammen mit den für seine Herstellung notwendigen Informationen. Während eine 3D-CAD-Geometrie in der Regel dem realen Objekt entspricht, das sie repräsentiert, können kleine und kaum wahrnehmbare Anomalien in der gesamten Geometrie auftreten. Dies kann auf numerische Einschränkungen in der Fähigkeit des Computers zurückzuführen sein, komplexe Formen darzustellen, auf Einschränkungen einiger älterer CAD-Dateiformate, menschliche Fehler oder die Übersetzung der Daten zwischen Dateiformaten. Diese kleinen Anomalien können beispielsweise zu Flächen führen, die sich nicht genau an den Kanten treffen oder zu inkonsistenten Flächennormalen und Kantenrichtungen. Dies wiederum kann zu Problemen bei der Bildung gültiger, lückenloser geometrischer Objekte beim Erzeugen eines Netzes innerhalb von COMSOL Multiphysics® führen. Daher wird die Geometrie-Reparatur während des Importprozesses immer standardmäßig durchgeführt, um den Einstieg in die Simulation zu erleichtern.

Zusätzlich zu der automatischen Reparatur, die beim Import stattfindet, bietet das CAD Import Module Funktionen, mit denen Sie Ihre CAD-Modelle nach dem Import manuell reparieren können. Sie können z.B. manuell Flächen auswählen und mit einer vorgegebenen Toleranz zu einem Volumenkörper zusammenfügen, um Lücken zu schließen. Alternativ können Sie die Kanten von Lücken automatisch lokalisieren und diese Kanten als Eingabe verwenden, um eine neue Fläche zu erzeugen, die den Lückenbereich abdeckt und einen Volumenkörper bildet.

 

Defeature einer Geometrie zur Analyse

Sobald das CAD-Modell ordnungsgemäß repariert wurde, kann es aufgrund der Komplexität der Geometrie und der Anzahl der kleinen geometrischen Merkmale im Modell immer noch schwierig sein, es in einer Simulation zu verwenden. Wenn diese Merkmale nicht vor dem Vernetzen aus der Geometrie entfernt werden, können sie zu einer übermäßig hohen Anzahl von Netzelementen führen und erfordern daher mehr Rechenressourcen als nötig.

Obwohl einige Merkmale wie Verrundungen, Nuten, Gewinde und Löcher für eine spätere Fertigung erforderlich sind, sind sie für eine Gesamtsimulation des CAD-Modells möglicherweise nicht immer relevant. Das CAD Import Module verfügt über die Werkzeuge, um sie zu entfernen und die Geometrie zu vereinfachen. Sie können Verrundungen und Abschrägungen löschen, Löcher füllen und Gruppen von Flächen löschen, indem Sie sie durch Auffüllen oder Flicken durch eine einheitliche Oberfläche ersetzen.

Andere unerwünschte Merkmale können sich aus dem CAD-Modellierungs- und Importprozess selbst ergeben haben, wie z.B. kleine Flächen, schmale Flächen, Spikes und kurze Kanten. Für diese unbeabsichtigten Merkmale können Sie einen dieser Typen in einem Interface auswählen und einen Toleranzwert angeben, um alle Vorkommen dieses geometrischen Merkmals zu identifizieren und zu entfernen. Die Defeature-Funktion kann auch automatisch im Rahmen des Importprozesses unter Verwendung der gleichen Toleranzen wie bei der Reparatur durchgeführt werden.

Das Bild zeigt ein Beispiel für die Reparatur einer schmalen Fläche in einer CAD-Geometrie zur Verbesserung des Netzes. Die Reparatur einer schmalen Fläche verbessert das Netz, indem längliche Netzelemente vermieden werden, die sich aus solchen Flächen mit hohem Aspektverhältnis ergeben können.
Die Bilder zeigen eine CAD-Geometrie mit und ohne Nuten und Löcher. Aus CAD-Programmen übernommene Geometrien können durch Entfernen von Merkmalen, wie hier z.B. die Nuten und Löcher, welche für die Simulationsergebnisse unbedeutend sind, vereinfacht werden.
Die Bilder zeigen eine CAD-Geometrie mit und ohne Verrundungen. Defeaturing kann das Entfernen von Verrundungen aus einer Geometrie beinhalten. Hier werden die Verrundungen in einem Arbeitsgang ausgewählt und entfernt.
Die Bilder zeigen CAD-Geometrien mit und ohne geschlossenen Flächen. Das Schließen von Flächen ermöglicht es Ihnen, einen Bereich auszufüllen und eine Simulation auf diesem Bereich durchzuführen, z.B. für die Strömung von Abgas durch Krümmer.

Virtuelle Geometrieoperationen zur Vereinfachung des Netzes durchführen

Die Durchführung virtueller Geometrieoperationen ähnelt dem Defeaturing-Prozess, nur dass die importierte Geometrie unverändert bleibt. Anstatt die Geometrie zu ändern, weisen die virtuellen Geometrieoperationen das Netz an, bestimmte Merkmale zu ignorieren, die entweder die Simulation nicht stark beeinflussen oder für die gewünschte Simulation nicht besonders relevant sind. Die Vernetzung erfolgt anschließend auf einer virtuellen Geometrie. Solche Operationen beinhalten das Ignorieren von Ecken, Kanten und Flächen, das Bilden von zusammengesetzten Kanten und Flächen, das Zusammenklappen von Kanten und Flächen und vieles mehr.

Es gibt zwei Möglichkeiten, virtuelle Geometrieoperationen einzusetzen. Die zu ignorierenden Flächen, Kanten und Ecken können manuell ausgewählt werden, aber es gibt auch eine automatische Details entfernen Operation, um kleine Merkmale automatisch zu erkennen und zu entfernen, indem eine Reihe von virtuellen Operationen verwendet wird (die dann bei Bedarf bearbeitet werden können).

Diese Operationen sind im Basispaket COMSOL Multiphysics® enthalten und stellen eine großartige Ergänzung zu den Werkzeugen des CAD Import Module dar. Diese Funktionalität ist besonders nützlich, wenn die Merkmale der Geometrie nicht einfach durch Defeaturing oder Reparatur entfernt werden können, oder wenn die Simulation erfordert, dass Sie die Kontur der Geometrie beibehalten.

 

Direkte Anbindung an CAD-Software

Das CAD Import Module bietet Werkzeuge, die einen reibungslosen Übergang einer Geometrie von einer CAD-Software zu Ihrer COMSOL Multiphysics®-Analyse gewährleisten, was perfekt für einen CAE-Ingenieur ist, der keinen Zugriff auf das CAD-Programm hat. Wenn Sie als CAD-Anwender auf der Suche nach einem CAE-Tool sind, bieten die LiveLink™-Produkte von COMSOL zusätzliche Funktionen, um Ihr CAD-System direkt mit COMSOL Multiphysics® zu verbinden. Die Synchronisationsfunktion in den LiveLink™ Produkten aktualisiert automatisch die Geometrie in einem Programm, wenn Änderungen im anderen vorgenommen werden. Mit den LiveLink™ Produkten vermeiden Sie den Import/Export und Reimport der gesamten CAD-Geometrie, wenn Sie Änderungen zur weiteren Analyse vornehmen möchten. Darüber hinaus können parametrische Sweeps automatisch basierend auf einer geometrischen Einheit wie der Länge einer Kante ausgeführt werden, und Sie können sogar Analysen durchführen, um die CAD-Geometrie basierend auf Ergebnisparametern zu optimieren.

Die Liste der aktuellen Produkte, die diese Funktionalität enthalten, ist wie folgt:

Alle hier aufgeführten Marken sind Eigentum ihrer jeweiligen Inhaber, und die COMSOL AB und ihre Tochtergesellschaften und Produkte sind weder mit diesen Markeninhabern verbunden noch werden sie durch diese getragen, finanziert oder unterstützt. Eine Liste der Markeninhaber finden Sie unter http://www.comsol.de/tm.



Jedes Geschäftsfeld und jeder Simulationsbedarf ist anders. Um zu beurteilen, ob die COMSOL Multiphysics®-Software Ihren Anforderungen entspricht, sollten Sie sich mit uns in Verbindung setzen. Wenn Sie mit einem unserer Vertriebsmitarbeiter sprechen, erhalten Sie personalisierte Empfehlungen und vollständig dokumentierte Beispiele, die Ihnen dabei helfen, eine qualifizierte Bewertung treffen zu können. Sie werden außerdem bei der Auswahl der passenden Lizenzoption für Ihre Bedürfnisse unterstützt. Klicken Sie einfach auf die Schaltfläche "COMSOL kontaktieren", geben Sie Ihre Kontaktdaten sowie Ihre spezifischen Kommentare und Fragen ein und senden Sie diese ab. Sie erhalten innerhalb eines Arbeitstages eine Antwort von einem Vertriebsmitarbeiter.

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