Design Module

CAD-Funktionalitäten erweitern und CAD-Dateien importieren mit dem Design Module

Design Module

Die Blätter dieses Impellers wurden mit einer Reihe von Lofting- und Verrundungsfunktionen erstellt.

Erstellen von CAD-Konstruktionen

Mit dem Design Module wird die COMSOL Multiphysics®-Software um zusätzliche leistungsfähige Tools zur Geometrieerstellung und zum Import einer Vielzahl von CAD-Dateiformaten erweitert. Die Erstellung bzw. Anpassung der Geometrie ist ein wichtiger Schritt im Simulationsprozess. Hierbei liegt der Fokus darauf, den am besten geeigneten Weg zu finden, die CAD-Konstruktion für die Simulation dar zu stellen.

Beispielsweise wird ermittelt, ob bestimmte geometrische Details für die Analyse relevant sind oder ob stattdessen eine Shell-Approximation für die Simulation verwendet werden kann. In bestimmten Fällen kann es auch erforderlich sein, die Parameter von Elementen einer importierten CAD-Konstruktion zu ändern. Unter Umständen muss sogar eine neue Geometrie mit weniger Parametern konstruiert werden, um die für die Analyse relevanten Konstruktionsmerkmale richtig zu erfassen.

Import und Export von Modellen in bzw. aus CAD-Software

Das Design Module unterstützt den Import von Dateien verschiedener Formate, z. B. Parasolid®, ACIS®, STEP und IGES. Weiterhin können Sie Dateien in systemeigenen Formaten verschiedener CAD-Anwendungen wie Autodesk® AutoCAD®, Autodesk® Inventor®, NX™, PTC® Creo® Parametric™ und SOLIDWORKS® importieren.

Das Design Module ist ein stabiles Werkzeug zur Integration von Simulationen und CAD-Konstruktionen in den Produktentwicklungsprozess. Nach Abschluss der Bearbeitung einer Geometrie kann sie aus dem Design Module in das Parasolid®- oder ACIS®-Dateiformat exportiert und anschließend bei Bedarf in andere Tools importiert werden.


Weitere Bilder:

Durch die Entfernung des schmalen Bandes wird die erforderliche Vernetzung erheblich reduziert, während die umgebende Geometrie geglättet wird, um die Lücke zu füllen. Durch die Entfernung des schmalen Bandes wird die erforderliche Vernetzung erheblich reduziert, während die umgebende Geometrie geglättet wird, um die Lücke zu füllen.
Mit dem Design Module können Flächen sowie Bohrungen begrenzt und gefüllt werden. Mit dem Design Module können Flächen sowie Bohrungen begrenzt und gefüllt werden.
Modell eines Kugelgelenks mit Verrundungen sowie Abschrägungen am Sockel und Lagerzapfen. Modell eines Kugelgelenks mit Verrundungen sowie Abschrägungen am Sockel und Lagerzapfen.
Modell eines Flansches, welcher mithilfe der im Design Module verfügbaren  Flächen- und Verdickenfunktion erstellt wurde. Modell eines Flansches, welcher mithilfe der im Design Module verfügbaren Flächen- und Verdickenfunktion erstellt wurde.
Der Sockel einer Helikopter-Taumelscheibe erfordert viele verrundete und abgeschrägte Kanten. Der Sockel einer Helikopter-Taumelscheibe erfordert viele verrundete und abgeschrägte Kanten.
Erstellung von Blättern für einen Impeller mithilfe des Loft Tool. Erstellung von Blättern für einen Impeller mithilfe des Loft Tool.

Erstellen von Konstruktionen

CAD-Dateien werden beim Import automatisch in das Format der Parasolid® 3D-Geometriemodellierungs-Engine des Design Module konvertiert. Diese Dateien lassen sich dann im Design Module bearbeiten. Sie können beispielsweise einen Bereich um eine CAD-Konstruktion für die anschließende Modellierung und Analyse erstellen. Obwohl ein CAD-Modell oft die Geometrie eines herzustellenden Objekts representiert, kann es von großem Interesse sein die das Modell umgebenden Bereiche zu simulieren. Aus diesem Grund ist es erforderlich eine Geometrie zu erstellen, welche die Umgebung des Modell representiert.

Das Design Module basiert auf dem bewährten Parameter-Framework zur Geometrieerzeugung von COMSOL Multiphysics® und auf dem Parasolid®-Geometrie-Kernel gemäß Industriestandard. Es ermöglicht die Anpassung vorhandener Konstruktionen sowie die Neuerstellung von Konstruktionen. Die Konstruktionen können anschließend in anderen Tools verwendet werden.

In Ergänzung zu den imCAD Import Module zu findenden geometrischen Operationen, können mit Hilfe des Loft Tool 2D Querschnittsprofile zu 3D Geometrien verbunden werden. Darüber hinaus stehen die Funktionen Verrundung, Abschrägung, Zwischenfläche und Verdicken zur Verfügung. Beispielsweise können mit dem Lofting Tool 3D Geometrien aus Schnitten oder Konturen, wie aus einer MRT-Untersuchung, erstellt werden. Fluidvolumen innerhalb importierter Volumenkörper zu erstellen, wird mit dem Flächen schließen Tool wesentlich vereinfacht.

Manuelle oder automatische Reparatur von Geometrien

Während des Imports einer CAD-Konstruktion in das Design Module können Sie eine Geometriereparatur ausführen. Sie können auch festlegen, dass die Reparatur standardmäßig ausgeführt wird. Durch die Geometriereparatur wird sichergestellt, dass nicht physische Bereiche im Modell erkannt und repariert werden, da solche Bereiche eine Vernetzung der importierten Datei in COMSOL Multiphysics verhindern würden.

Mit dem Design Module können Anomalien, wie z. B. angrenzende Flächen, die sich nicht am selben Punkt schneiden, im CAD-Modell erkannt und repariert werden. Elemente mit Anomalien können manuell oder automatisch zusammengefügt werden, indem Toleranzen festgelegt werden. Mit dem Design Module können Anomalien sehr einfach ermittelt und beseitigt werden. Daher eignet sich das Design Module in der Regel besser zur Reparatur eines CAD-Modells als eine CAD-Anwendung.

Elemententfernung in Modellen zur Vernetzungs- und Simulationsoptimierung

Eine reparierte Geometrie kann immer noch geometrische Elemente enthalten, die eine Vernetzung erschweren oder eine stabile Simulation verhindern. Insbesondere kleine Elemente können zu einer großen Anzahl von Netzelementen in Bereichen führen, welche die Simulationsergebnisse nur geringfügig beeinflussen, so dass diese Elemente ignoriert werden können.

Das Design Module bietet Tools zur Ermittlung und Entfernung bestimmter Elemente, wie z. B. Zacken, Bohrungen, schmaler Bänder, kurzer Kanten und kleiner Flächen. Wenn diese Elemente nicht bereits in der CAD-Anwendung entfernt wurden, können Sie sie mit dem Design Module manuell oder automatisch ermitteln und entfernen.

Mit dem Design Module können Sie auch Elemente ermitteln, die schwer zu vernetzen sind, wie z. B. Nuten. Anschließend ist es möglich die Elemente zu begrenzen, zu schließen, zu füllen oder zu löschen. Eine Umparametrisierung einer Geometrie kann beispielsweise erforderlich sein, wenn importierte Verrundungen nicht simuliert werden können. Solche Verrundungen können Sie mit dem Design Module ermitteln und entfernen, um dann mit der Verrundungsfunktion neue parametrische Verrundungen zu erzeugen.

Simulationen mit virtuellen Operationen – Konzentration auf maßgebliche Bereiche

COMSOL Multiphysics bietet virtuelle Geometrieoperationen zur Optimierung der Vernetzung und Analyse. Ausgewählte Elemente und Objekte können von der Vernetzung ausgeschlossen werden, wodurch eine konzentrierte Vernetzung in weniger relevanten Bereichen vermieden wird. Die Vernetzung findet hierbei auf einer virtuellen Geometrie statt.

Die virtuellen Operationen können genutzt werden um Kanten, Eckpunkte und Flächen zu ignorieren, diese durch zusammengesetzte Elemente zu ersetzen, oder kollabieren zu lassen.

Diese Funktionen zur Vernetzungsoptimierung von COMSOL Multiphysics sind besonders nützlich, wenn bestimmte Objekte nur schwer mit dem Reparatur und Defeaturing Tool entfernt werden können.

ACIS ist eine eingetragene Marke der Spatial Corporation. Autodesk, AutoCAD und Inventor sind eingetragene Marken oder Marken von Autodesk, Inc. und/oder von Tochtergesellschaften und/oder angeschlossenen Unternehmen von Autodesk, Inc. in den USA und/oder in anderen Ländern. Parasolid und NX sind Marken oder eingetragene Marken der Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. oder ihrer Tochtergesellschaften in den USA und anderen Ländern. PTC, Creo und Parametric sind Marken oder eingetragene Marken von PTC Inc. oder ihrer Tochtergesellschaften in den USA und in anderen Ländern. SOLIDWORKS ist eine eingetragene Marke der Dassault Systèmes SolidWorks Corp. 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 gesponsert oder unterstützt. Eine Liste der entsprechenden Markeninhaber finden Sie auf der Website http://www.comsol.com/tm.

Design Module

Produkteigenschaften

  • Erstellt 3D-Konstuktionen aus Querschnittsprofilen (Loft)
  • Fügt 3D Verrundungen und abgeschrägte Kanten zu Flächen- und Festkörperobjekten hinzu
  • Konvertiert Festkörper in Flächen und umgekehrt, durch Verwendung der Funktionen Zwischenfläche und Verdicken
  • Dateiimport der bekanntesten CAD-Dateiformate, siehe Tabelle unten
  • Fasse Geometrien zu Modellphänomenen in umgebenden Bereichen zusammen
  • Exportiere Geometriedateien in das Parasolid® und ACIS® Dateiformat
  • Geometriereparatur durch die Identifikation von Wiedersprüchen und das Erstellen von Festkörpern durch das Zusammenfügen von Flächen
  • Bearbeiten durch das Finden und Entfernen von Abrundungen, kurzer Kanten, schmaler Bänder, kleiner Flächen und Zacken
  • Manuelles Entfernen von Flächen und das Schließen der entstandenen Lücke durch Füllen (Erstellen einer neuen Fläche) oder Ausbessern (Schrumpfen oder Ausdehnen von angrenzenden Flächen)
  • Flächen von Festkörpern lösen um neue Festkörper zu erstellen
  • Schließen von Löchern oder Hohlräumen um, durch das Füllen von Hohlräumen, neue Modellbereiche zu erstellen
  • Repariere entfernte Flächen durch das Ausdehnen oder Schrumpfen von umgebenden Flächen, um die entfernte Fläche zu ersetzen

Unterstützte Dateiformate

Beachten Sie bitte, dass nicht alle Dateiformate auf allen Betriebssystemen unterstützt werden (nähere Angaben siehe Systemvoraussetzungen)

Datei Format Dateiendung Version Import Export
ACIS® .sat, .sab, .asat, .asab up to 2018 1.0 (import),
R4, R7, 2016 1.0 (export)
Ja Ja
AutoCAD® .dwg 2.5-2017 Ja Nein
AutoCAD® DXF .dxf 2.5-2016 Ja Nein
IGES .igs, .iges up to 5.3 Ja Nein
Inventor® assemblies .iam 11, 2008-2017 Ja Nein
Inventor® parts .ipt 6-11, 2008-2017 Ja Nein
NX® .prt up to 11 Ja Nein
Parasolid® .x_t, .xmt_txt, .x_b, .xmt_bin up to V30.0 Ja Ja
PTC® Creo® Parametric™ .prt, .asm 1.0-4.0 Ja Nein
PTC® Pro/ENGINEER® .prt, .asm 16 to Wildifire 5.0 Ja Nein
SOLIDWORKS® .sldprt, .sldasm 98-2017 Ja Nein
STEP .step AP203, AP214 Ja Nein

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Nächster Schritt:
Eine Software-Demonstration
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