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Design Module

Erstellen Sie Geometrien und bearbeiten Sie importierte Dateien in COMSOL Multiphysics®

Bei der Durchführung einer Simulation ist es wichtig, das beste geometrische Modell für die geplante Analyse zu verwenden. Das Design Module erweitert die CAD-Funktionalität von COMSOL Multiphysics® um zusätzliche Werkzeuge zum Importieren und Überarbeiten bestehender CAD-Modelle, sowie das Skizzieren und Erstellen von Geometrien von Grund auf.

Ganz gleich, ob irrelevante Details aus einer bestehenden Geometrie entfernt, bestimmte Merkmale eines importierten CAD-Modells bearbeitet oder neu parametrisiert oder parametrische Geometrien konstruiert werden sollen, das Design Module verfügt über spezialisierte Features und Funktionen für die Vorbereitung eines Modells für die Analyse.

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Eine metallische Geometrie einer Autoscheibenbremse, die aus einer belüfteten Scheibe und einem Bremssattel besteht.
Eine detaillierte Ansicht einer Modellskizze, die im Design Module unter Verwendung von Tools für parametrische Zwangsbedingungen und Bemaßungen erstellt wurde.
Detaillierte Darstellung der Spannungen eines Modells einer Wellenhalterung aus Stahl.

Beschränkungen und Bemaßungen

Das Design Module enthält eine Reihe von Skizzierwerkzeugen zum Hinzufügen von Beschränkungen und Bemaßungen zu planaren Zeichnungen für 2D-Modelle, 3D-Arbeitsebenen und Geometrieteilen. Zu den verfügbaren Beschränkungen gehören parallele, senkrechte und tangentiale Beschränkungen. Wenn sich beispielsweise zwei Polygonsegmente im Winkel von 90 Grad treffen sollen, werden die beiden Kanten angeklickt und eine rechtwinklige Beschränkung verwendet. Die Optionen für die Bemaßung umfassen unter anderem Längenabmessung, Radius und Winkel. Eine Längenabmessung kann zum Beispiel interaktiv festgelegt werden, indem einfach auf eine Kante geklickt und sie gezogen wird. Um die Erstellung konsistenter Zeichnungen zu erleichtern, gibt das Design Module sofortige Rückmeldung, ob eine Skizze unter-, über- oder gut definiert ist.

Alle oben genannten Bemaßungen können mithilfe des allgemeinen parametrischen Frameworks in COMSOL Multiphysics® parametrisiert werden. Dadurch können parametrische Sweeps für eine oder mehrere Dimensionen durchgeführt werden. In Verbindung mit dem Optimization Module können außerdem parametrische Optimierungen durchgeführt und dabei die Vorteile der parametrischen Funktionalität voll ausgeschöpft werden.

CAD-Import-Funktionalität

Das Design Module enthält alle Funktionen des CAD Import Module, das zum Importieren und Exportieren einer Vielzahl von CAD-Dateiformaten verwendet wird. Um die Gültigkeit der importierten Geometrieinformationen sicherzustellen, kann ein CAD-Modell automatisch oder manuell repariert und vereinfacht werden, um die Einrichtung und Durchführung der Analyse zu unterstützen. Diese Funktionalität erstreckt sich auch auf den Import assoziativer Geometrien, bei dem die Software Informationen aus der CAD-Datei liest, um geometrische Elemente zu identifizieren und mit einer zuvor importierten Version der Datei zu vergleichen. Auf diese Weise können physikalische und andere Einstellungen für die Geometrie so weit wie möglich beibehalten werden. Weitere Informationen zu diesen Features finden Sie auf der Seite CAD Import Module.

Darüber hinaus eignet sich das Design Module besonders gut für den Import von CAD-Baugruppen, die häufig kleine Lücken und Überlappungen zwischen Komponenten enthalten. Diese können mithilfe erweiterter Boolescher Operationen, die exklusiv im Design Module verfügbar sind, reduziert werden. Diese Operationen werden von der automatischen Geometriebereinigung bei der Erstellung des geometrischen Modells für die Simulation verwendet, können aber auch manuell angewendet werden.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit ausgewähltem Knoten Geometry, den Einstellungen für die Operation Delete Holes und der Geometrie einer Abdeckplatte mit Löchern unterschiedlicher Größe im Grafikfenster.

Geometrische Operationen im Design Module

Das Design Module ermöglicht Ihnen den Zugriff auf Standard-CAD-Operationen, sowie auf erweiterte Boolesche Operationen.

Eine Nahansicht der Einstellungen für die Operation Fillet und ein Modell einer Halterung im Grafikfenster.

Fillet

In der Strukturmechanik werden Verrundungen verwendet, um Spannungskonzentrationen zu reduzieren, während sie in der Elektromagnetik dazu beitragen, elektrische Durchschläge zu verhindern. Mit dem Design Module werden Verrundungen erstellt, indem einfach eine oder mehrere Kanten ausgewählt und ein Radius oder eine Breite zum Abrunden der Ecken der ausgewählten Kanten angegeben werden. Die Option für variable Radien ermöglicht unterschiedliche Radiuswerte entlang der Verrundungskante, wodurch ein glatterer Übergang zwischen den Flächen entsteht und die Ästhetik verbessert wird – ein wichtiger Aspekt bei Anwendungen wie beispielsweise in der Unterhaltungselektronik. Durch die Verwendung eines allmählich veränderlichen Radius lassen sich auch Platzprobleme lösen, sodass Komponenten, die in enge Räume passen müssen, einfacher konstruiert werden können.

Eine Detailansicht des Model Builders mit dem markierten Knoten Offset Faces und einem Bremssattelmodell im Grafikfenster.

Offset Faces

Die Operation Offset Faces wird verwendet, um Flächen auf 3D-Geometrieobjekten entlang ihrer normalen Richtung zu versetzen. Diese Funktion ist auch für die Bearbeitung von 3D-Geometrien nützlich und ermöglicht die Parametrisierung von geometrischen Merkmalen in Objekten, die aus 3D-CAD-Dateien importiert wurden. In MEMS-Anwendungen kann diese Operation verwendet werden, um 3D-Geometrien so zu erstellen, dass die Ablagerung von Materialien auf nicht ebenen Oberflächen nachgebildet wird.

Eine Nahansicht des Model Builders mit dem hervorgehobenen Knoten Midsurface und einem Modell eines LKW-Leiterrahmens im Grafikfenster.

Midsurface

Die Operation Midsurface entfernt die Dicke eines Volumenobjekts mit konstanter Dicke, wodurch ein Flächenobjekt entsteht. Solche Flächenobjekte werden typischerweise mit dem Interface Shell verwendet, bei der die Dicke als physikalische Eigenschaft anstelle eines geometrischen Merkmals definiert wird.

Eine Nahansicht des Model Builders mit dem hervorgehobenen Knoten Loft und einem Schiffsrumpfmodell im Grafikfenster.

Loft

Die Operation Loft ermöglicht die Erstellung einer Loft-Oberfläche unter Verwendung bestimmter Profil- und Leitkurven. Diese Oberfläche wird aus einer oder mehreren Flächen gebildet, die zwischen den Profilen interpolieren. Die Operation ist besonders nützlich, um weiche geometrische Übergänge zwischen Profilkurven mit unterschiedlichen Formen zu erzeugen.

Eine Detailansicht des Model Builders mit einem Halterungsmodell im Grafikfenster.

Chamfer

Fasen werden erstellt, indem einfach auf eine Kante geklickt und einen Abstand angegeben wird. Dies erzeugt abgeschrägte Ecken an den ausgewählten Kanten.

Eine Nahansicht des Model Builders mit hervorgehobenem Knoten Transform Faces und einem Gehäusemodell im Grafikfenster.

Transform Faces

Die Operation Transform Faces wendet eine lineare Transformation auf ausgewählte Flächen von 3D-Geometrieobjekten an. Diese Transformation kann Verschiebung, Drehung und isotrope Skalierung umfassen. Diese Funktion ist besonders nützlich, wenn Sie mit Modellen arbeiten, die aus 3D-CAD-Dateien importiert wurden. Die Operation ermöglicht beispielsweise die Parametrisierung geometrischer Merkmale in importierten Objekten, Sweeps über Parameter und, wenn sie mit dem Optimization Module verwendet wird, die Optimierung von Designs.

Eine Nahansicht des Model Builders mit hervorgehobenem Knoten Thicken und einem Industrieventilatormodell im Grafikfenster.

Thicken

Die Operation Thicken wird verwendet, um ein Flächenobjekt in ein Solid umzuwandeln, indem man ihm eine Dicke verleiht, normalerweise in der normalen Richtung.

Eine Detailansicht des Einstellungsfensters des Knotens Project to Faces und ein Sportwagenmodell im Grafikfenster.

Project to Faces

Die Operation Project to Faces projiziert Kanten auf Flächen, um Abdrücke zu erzeugen, sodass Muster auf gekrümmte Oberflächen angewendet werden können. Die Projektion kann senkrecht zu den Zielflächen oder entlang einer benutzerdefinierten Richtung erfolgen.

Eine Nahansicht der Geometrieeinstellungen und eines Turbinenmodells im Grafikfenster.

Erweiterte Boolesche Operationen

Das Design Module bietet erweiterte Boolesche Operationen, die für die präzise Bearbeitung komplexer Geometriemodelle entwickelt wurden. Diese Operationen sind besonders nützlich, wenn Sie die Vereinigung von Objekten mit sich berührenden Flächen berechnen, die nicht exakt übereinstimmen. Sie eignen sich auch zum Zusammenführen von Lücken und Überlappungen, die innerhalb einer festgelegten Toleranz liegen.

Jedes Unternehmen und jeder Simulationsbedarf ist einzigartig.

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