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模擬時參數化幾何的構建和操作

創建CAD 設計

設計模組提供了用於創建幾何和導入各種CAD檔案格式的附加 ​​工具,藉此擴展了COMSOL Multiphysics ®軟體的幾何建模功能。幾何準備是模擬過程的重要組成部分,重點是為分析找到最適合的CAD設計表示方法。這包括確認某些幾何細節是否與分析相關,或者能否在模擬中使用殼近似作為替代。在另一些情況 ​​中,可能需要修改導入CAD設計中的某些特徵,或重新對其進行參數化。或者,甚至可能需要從頭開始構建一個新的更簡單的參數化幾何,以便獲取相關設計特徵來恰當地進行分析。設計模組利用Parasolid®幾何內核來控制幾何,進而實現了這一點。

  • 通過刪除窄面,使得周圍幾何填充間隙的同時使得網格也能更加平滑。
  • 端蓋或填充面或孔可以在設計模塊中完成。
  • 球形接頭模型,在基礎,托座以及軸承螺栓的接觸面處帶有圓角和倒角。
  • 凸緣模型,使用設計模塊中的面和厚度特徵創建。
  • 直升機旋轉斜盤的底座需要許多圓角和倒角邊緣。
  • 在葉輪上通過放樣操作創建不同的葉片。

 

CAD 軟體中導入模型以及將模型導出到CAD 軟體

導入不同的格式- 包括Parasolid®軟體,ACIS®  STEPIGES格式-設計模組均支持。此外,可以導入一些CAD 工具的原始檔案格式,例如Autodesk® AutoCAD® 軟體, Autodesk® Inventor® 軟體, NX™ 軟體, PTC® Creo® Parametric™ 軟體, 以及SOLIDWORKS® 軟體。設計模組作為一個強大的工具,可以方便地整合產品開發過程中的模擬CAD 設計。當完成了幾何的所有變化,為了能夠導入至其他軟體,設計模組能夠將它們導出為Parasolid® 軟體或ACIS® 軟體格式。

創建設計

在設計模組中,導入的CAD檔案會自動轉換為Parasolid ®三維幾何建模引擎的格式。然後,就可以利用設計模組修改或操作它們。比如,可以創建一個圍繞CAD設計的域,用於後續的模擬和分析。當一個CAD模型能表示待製造對象的幾何時,您可能對模擬包圍它的環境更感興趣。所以,您需要定義一個恰當的幾何來表示該環境。

設計模組基於COMSOL Multiphysics® 中成熟的幾何生成參數化框架以及工業標準Parasolid® 幾何內核。因此,它能修改或從頭開始構建設計,並能與其他工具共享。

除了​​CAD導入模組中可以找到的幾何操作,還可以基於剖面圖創建放樣對像以及使用諸如圓角,倒角,中面和加厚等操作。例如,通過使用放樣工具,可以根據MRI掃描之類的切面或等值線來創建幾何。端蓋面工具的使用讓在導入的固體對像中創建流體域變得更加容易。

手動或自動修復幾何

當在設計模組中導入CAD設計時,您總能夠執行幾何修復-實際上是缺省的。幾何修復確保了非物理區域不會被引入到建模過程中,可以防止COMSOL Multiphysics 對相應的導入檔案進行網格剖分。設計模組包含有檢測和修復CAD 模型的工具,可以檢測和修復小的異常,比如不相交於相同點的相鄰面。異常可以通過手動修復或者通過在導入和修補過程中通過設置容差自動修復。如果您更傾向於使用CAD 軟體修復CAD 模型,在CAD 軟體中,您可能無法很方便地識別出異常存在的地方。在這種情況下,您就可以首先通過設計模組找出這些異常。

削除模型幾何特徵以增強網格剖分和模擬

修復後的幾何可能仍包含某些不利於網格剖分或進行穩定模擬的幾何特徵。特別是一些小特徵可能導致大量網格單元,而其所在區域的模擬結果變化卻可以忽略,因此可以去除這些小特徵。

設計模組包含識別和削除工具,其方法是去除某些特徵,例如尖端、孔、長條面、短邊和小面等。和修復操作類似,這些特徵可以在CAD 工具中或利用設計模組自動或手動識別和去除。

其他削除工具可以識別難以剖分網格的特徵,比如凹槽,並且可以封閉、修補、填充或刪除它們。例如,在一個重新參數化幾何的過程中,導入的圓角不一致導致無法模擬。這些圓角可以被識別並削除,然後使用設計模組中的圓角操作來添加新的參數化圓角。

虛擬操作使模擬集中在關鍵區域

虛擬幾何操作是COMSOL Multiphysics 中一種非常有用的工具,可以提供更好的網格剖分解析結果。這可以讓網格剖分工具忽略選定的實體和特徵,從而在這些區域避免過密的網格- 網格剖分在虛擬幾何上進行。

被忽略幾何區域的模擬結果通常無變化或與特定情況無關。可以使用虛擬幾何操作來忽略邊、頂點和面;隨後形成組合目標;或折疊實體。

這些操作包含在COMSOL Multiphysics 中,並且擴展了設計模組的幾何操作功能。特別是某些特徵很難通過設計修復和削除工具去除的情況。