CAD Import Module

Für effektive Simulationen und CAD-Integration

CAD Import Module

Das Entfernen des unbedeutenden schmalen Bandes ermöglicht eine effizientere Vernetzung und Berechnung der Simulation, ohne die Ergebnisse zu verfälschen.

Import und Export von CAD-Dateien mittels CAD Import Module

Das CAD Import Module unterstützt den Import diverser Dateiformate. Dazu zählen u. a. Parasolid®- und ACIS®-Formate sowie Standardformate wie STEP und IGES. Diese Dateiformate werden von nahezu allen CAD-Programmpaketen unterstützt. Dateien lassen sich problemlos in COMSOL Multiphysics importieren, wenn sie in einem dieser Formate gespeichert werden. Darüber hinaus bietet das CAD Import Module die Möglichkeit, native Dateiformate verschiedener CAD-Systeme zu importieren. Dazu zählen Inventor®, PTC® Creo® Parametric und SOLIDWORKS®. Mit dem optional verfügbaren Dateimport für CATIA® V5 (File Import) kann auch das native Dateiformat für dieses Systems importiert werden.

Nach Installation des CAD Import Module werden alle CAD-Dateien automatisch in eine Parasolid-Geometrie konvertiert. Dabei kommt die Parasolid-Geometrie-Engine zum Einsatz, die im Lieferumfang des Moduls enthalten ist. Diese Geometrien können anschließend mit diversen Tools von COMSOL Multiphysics sowie auch im CAD Import Module bearbeitet werden. Dabei können bewusste Änderungen der Geometrie vorgenommen werden. Es ist möglich, die Geometrie zu reparieren oder Elemente zu entfernen (das Reparieren und Entfernen wird nachstehend noch genauer erläutert). Bei den meisten CAD-Modellen handelt es sich um Geometrien von Fertigungsobjekten. Mit einer Simulation können Sie die Phänomene im Umfeld dieses Objekt modellieren, z. B. die Luftströmung. Ein, die CAD-Konstruktion umfassende, Volumen kann direkt in COMSOL erzeugt werden. Nach Abschluss der Änderungen werden die Geometrien vom CAD Import Module dann an das Parasolid- oder ACIS-Dateiformat exportiert und diese Dateien können daraufhin bei Bedarf in andere Tools importiert werden.

Erfolgreiche Produktentwicklung dank Verknüpfung von Simulations- und CAD-Prozessen

Die Erstellung eines CAD- oder Simulationsmodells ist häufig der erste Schritt der Produktentwicklung. Das Simulationsmodell erleichtert die Vorstellung des gewünschten Teils, bzw. der Komponente oder des Gerätes während das CAD-Modell detaillierte Informationen für eine passgenaue Fertigung enthält. Erst beide Modelle zusammen ermöglichen einen umfassenden Überblick. Es ist dabei sehr wichtig, die Simulations- und CAD-Konstruktionsprozesse miteinander zu verzahnen, weil die Informationen und Daten aus dem einen Modell gewisse Auswirkungen auf das andere Modell haben und häufig auf direktem Wege übertragen werden können. Für eine einfachere Verknüpfung stellt COMSOL ein leistungsfähiges Tool, nämlich das CAD Import Module, bereit.


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  • Nach dem Import von Geometrie aus CAD-Tools können Sie die Elemente entfernen, die für die Gesamtsimulation keine Bedeutung haben. In diesem Fall, die Nut und die Bohrung. Nach dem Import von Geometrie aus CAD-Tools können Sie die Elemente entfernen, die für die Gesamtsimulation keine Bedeutung haben. In diesem Fall, die Nut und die Bohrung.
  • Durch eine Reparatur des schmalen Bandes wird nicht nur die umgebende Geometrie geglättet, um die Lücke zu füllen, sondern auch die erforderliche Vernetzung vereinfacht. Durch eine Reparatur des schmalen Bandes wird nicht nur die umgebende Geometrie geglättet, um die Lücke zu füllen, sondern auch die erforderliche Vernetzung vereinfacht.
  • Bei der Elemententfernung im vorliegenden Beispiel wurden die Verrundungen aus der Geometrie entfernt. Für Auswahl und Entfernen aller Verrundungen ist nur ein Arbeitsgang erforderlich. Bei der Elemententfernung im vorliegenden Beispiel wurden die Verrundungen aus der Geometrie entfernt. Für Auswahl und Entfernen aller Verrundungen ist nur ein Arbeitsgang erforderlich.
  • Mithilfe von Begrenzungsflächen kann ein Bereich angegeben und für diesen eine Simulation durchgeführt werden. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise die Fluidströmung durch eine Rohrverzweigung simulieren. Mithilfe von Begrenzungsflächen kann ein Bereich angegeben und für diesen eine Simulation durchgeführt werden. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise die Fluidströmung durch eine Rohrverzweigung simulieren.
  • Bohrungen oder Flächen können gelöscht und gefüllt (siehe Abb.) oder abgetrennt und gefüllt werden. Die Vorgehensweise hängt davon ab, ob das Element die Eigenschaften der umgebenden Flächen übernehmen soll oder nicht. Bohrungen oder Flächen können gelöscht und gefüllt (siehe Abb.) oder abgetrennt und gefüllt werden. Die Vorgehensweise hängt davon ab, ob das Element die Eigenschaften der umgebenden Flächen übernehmen soll oder nicht.
  • Virtuelle Operationen bieten die Möglichkeit, beim Vernetzen ein Geometrieelement (dünnes Band) mit sehr engmaschigem Netz zu ignorieren. Somit kann ein gröberes Netz verwendet werden. Virtuelle Operationen bieten die Möglichkeit, beim Vernetzen ein Geometrieelement (dünnes Band) mit sehr engmaschigem Netz zu ignorieren. Somit kann ein gröberes Netz verwendet werden.

Optimieren des Simulationsprozesses durch Elemententfernung

Auch wenn das CAD-Modell ordnungsgemäß repariert wurde, gibt es möglicherweise immer noch Probleme bei der Verwendung in einer Simulation. Ursache hierfür können komplexe Geometrien und die Anzahl der kleinen Geometrieelemente im Modell sein. Einige dieser kleinen Elemente resultieren aus dem CAD-Konstruktionsprozess selbst, wie beispielsweise kleine Flächen, kleine Bänder, Zacken und kurze Kanten. Andere Elemente sind möglicherweise für die Fertigung erforderlich, wie Verrundungen, Nuten, Gewinde und Bohrungen. Für eine allgemeine Simulation des CAD-Modells spielen sie jedoch keine Rolle. In beiden Fällen erfordern diese kleinen Elemente gewöhnlich eine engmaschigere Vernetzung, damit sie ausreichend berechnet und gelöst werden können. Um die Computerressourcen nicht über Gebühr zu strapazieren und die erforderliche Vernetzung zu vereinfachen, sollten sie aus der Geometrie entfernt und durch eine einheitliche Fläche ersetzt werden.

Das CAD Import Module enthält Funktionen, die die Elemententfernung erleichtern. Sie identifizieren die Geometrieelemente und entfernen sie entweder automatisch oder durch Benutzereingabe und tragen so zu einem rationelleren Simulationsprozess bei. Bei unbeabsichtigt erzeugten Elementen (wie z. B. schmalen Bändern) kann der entsprechende Typ ausgewählt und mit einem Toleranzwert versehen werden. Anhand dieser Angaben werden dann alle Instanzen dieses Geometrieelements in der Geometrie identifiziert. Daraufhin können die Elemente entweder komplett oder nach einer manuellen Selektion entfernt werden. Das CAD Import Module eliminiert diese Elemente und erzeugt eine geglättete oder einheitliche Geometrie, die besser vernetzt werden kann. Die Elemententfernung kann auch automatisch beim Importvorgang erfolgen. Hierbei werden dann dieselben Toleranzwerte verwendet, die für die Reparatur angegeben wurden.

Bei Elementen, die absichtlich erstellt wurden und eine aufwändige Vernetzung erfordern (wie z. B. Bohrungen und Nuten), kann manuell deren Position in der Geometrie ausgewählt und dann entscheiden werden, ob sie gefüllt, begrenzt, geschlossen oder gelöscht werden sollen.

Simulationen mit virtuellen Operationen – Konzentration auf maßgebliche Bereiche

Für andere Geometrieelemente, die zu einer unerwünschten Netzverfeinerung führen würden, sind Virtual Geometry Operations verfügbar. Hierbei handelt es sich um ein Tool, mit dem die Simulationsaktivitäten auf die wirklich wichtigen Bereiche konzentriert werden können. Auf diese Weise werden Elemente in Modellbereichen ausgewählt, die keinen großen Einfluss auf die Simulation haben oder für diese nicht besonders relevant sind. Solche Entitäten werden dann bei der anschließenden Vernetzung ignoriert. Danach erfolgt die Vernetzung auf einer virtuellen Geometrie. In diesen Bereich fallen das Ignorieren von Eckpunkten, Kanten und Flächen, das Bilden zusammengesetzter Kanten und Flächen sowie auch das Reduzieren von Kanten und Flächen. Virtual Geometry Operations ist im Lieferumfang des Basispakets COMSOL Multiphysics enthalten und ergänzt die Tools des CAD Import Module zur Elemententfernung auf ganz besondere Weise. Diese Funktionalität ist nicht nur praktisch, wenn Geometrieelemente nicht so einfach mittels Elemententfernung oder -reparatur entfernt werden können, sondern auch, wenn für die Simulation die geometrische Bogenlinie unverändert erhalten bleiben muss.

Optimale Simulationen dank Geometriereparatur

Das Erzeugen von CAD-Modellen ist eine handfeste – aber nicht sehr genaue – Wissenschaft. Ein CAD-Modell wird häufig zur Visualisierung und Spezifizierung von Toleranzen und Material erstellt. Diese stehen dann entweder dem Fertigungsteam zur Verfügung oder aber dem Ingenieur, der mit der Änderung eines vorhandenen Geräts oder Prozesses zu tun hat. Es ist allgemein bekannt, dass CAD-Modelle hinsichtlich benachbarter Flächen, die im Raum an genau einer Stelle zusammentreffen, vergleichsweise ungenau arbeiten. Innerhalb des CAD-Modells können sehr kleine und kaum wahrnehmbare Abweichungen auftreten. Dadurch entstehen möglicherweise unphysikalische Objekte oder Bereiche, die beim Vernetzen in COMSOL Multiphysics zu Problemen führen. Daher wird standardmäßig beim Importvorgang eine Geometriereparatur ausgeführt, damit sofort mit der Simulation begonnen werden kann.

Das CAD Import Module enthält Funktionen, mit denen Probleme im CAD-Modell automatisch erkannt und entweder manuell oder automatisch repariert werden können. Konstrukteure werden Reparaturen wohl vorzugsweise in ihrem CAD-Tool vornehmen. Das CAD Import Module erleichtert diese Arbeit ungemein, da es Abweichungen erkennen lässt, die in einem CAD-Programm unter Umständen nicht offensichtlich sind.. Alternativ können im CAD Import Module benachbarte Flächen auch manuell ausgewählt und zu einem Volumenkörper zusammengefügt werden. Mit der Eingabe einer entsprechenden Importtoleranz werden diese Aufgaben automatisch durch das CAD Import Module ausgeführt.

LiveLink-Produkte mit zusätzlicher Funktionalität

Das CAD Import Module enthält alle Tools, die Sie zum zweckmäßigen Datenaustausch zwischen CAD-Modell und COMSOL-Geometrie benötigen. Alle Funktionen sind auch in den LiveLink-Produkten verfügbar, die eine noch engere Verzahnung von CAD-Konstruktion und Simulation ermöglichen. Mithilfe der LiveLink-Produkte lässt sich die CAD-Modellgeometrie vom Simulationsmodell aus optimieren.

Der wichtigste Vorzug der LiveLink-Produkte ist die Synchronisation zwischen COMSOL Multiphysics und CAD-System. Damit wird nicht nur der Import und Export, die Reparatur von Geometrie und die Elemententfernung in Bezug auf CAD-Modelle unterstützt, sondern auch die geometrische Assoziativität zwischen Geometrie in COMSOL Multiphysics und dem CAD-Modell. Das hat zur Folge, dass Änderungen, die einen System vorgenommen werden, durch die Sychronisationsfunktion sofort in das andere System übernommen werden. Auf diese Weise wird ein ständiger Im- und Export aufgrund von Geometrieanpassungen zwischen den Programmen vermieden.. Außerdem können anhand einer geometrischen Entität, z. B. der Länge einer Kante, parametrische Extrusionen vorgenommen werden. Alle physikalischen Definitionen bezüglich Geometriebereiche oder Begrenzungen bleiben ungeachtet der an den Geometrien vorgenommenen Änderungen vollständig erhalten.

Die hier genannten Funktionen stehen in LiveLink for AutoCAD®, LiveLink for PTC® Creo® Parametric, LiveLink for PTC® Pro/ENGINEER® und LiveLink for Solid Edge® zur Verfügung. LiveLink for Inventor® und LiveLink for SOLIDWORKS® sind mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet, mit denen COMSOL Multiphysics-Simulationen direkt von der Benutzeroberfläche dieser beiden CAD-Tools aus vorgenommen werden können.

Alle in dieser Publikation genannten Marken sind das Eigentum der jeweiligen Rechteinhaber. COMSOL AB und seine Tochtergesellschaften und Produkte sind keine angegliederte Gruppe oder Gesellschaft dieser Markeninhaber und werden von diesen auch nicht gesponsort oder unterstützt. Eine Liste der entsprechenden Markeninhaber finden Sie auf der Website http://www.comsol.com/tm.

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