匯入 CAD 檔案(Importing CAD Files)
大多數 CAD 軟體都支援匯出 Parasolid、ACIS、STEP 與 IGES 格式檔案,這些檔案可直接透過
CAD Import Module 輕鬆匯入 COMSOL Multiphysics。此外,您也能匯入特定 CAD 系統的原生檔案格式,包括 SOLIDWORKS、Inventor、PTC Creo Parametric™、NX™ 及 AutoCAD。若要匯入 CATIA V5 的原生格式,可透過另購的 File Import for CATIA V5。安裝 CAD Import
Module 後,所有 CAD 模型和檔案會自動使用模組內建的 Parasolid 幾何引擎(Parasolid geometry engine)
轉換成 Parasolid 幾何(geometry)。
在成功匯入並修復錯誤之後,您還可進一步使用
COMSOL Multiphysics 與 CAD Import Module 修改幾何。除了修正錯誤,您也可能需要在 CAD 設計周圍創建模型域(model domain),以便用於 CFD(流體流動)、聲學(acoustics)或電磁(electromagnetics)分析。大多數 CAD 模型只是要製造的實體本身,而模擬常用來研究該實體周圍的物理現象,例如空氣流動。完成這些修改後,也可將結果幾何匯出為 IGES、STEP、Parasolid
或 ACIS 檔案格式,供其他工具使用。
**匯入功能(import
functionality)**也支援關聯式幾何匯入(associative
geometry import),以保留在幾何上已設定的物理條件及其他設定。一旦檔案成功匯入後,軟體會讀取
CAD 檔案中的相關資訊,以辨識檔案中的幾何實體。若因設計變更再次匯入檔案,COMSOL
Multiphysics 中已設定的所有選擇(selections)都能依據關聯性規則(associativity rules)自動更新並保留,不必重複設定。此功能多半在匯入
CAD 軟體原生格式時能完整運用。
在匯入時修復幾何模型(Repair a Geometry on Import)
建立 CAD 模型的目標,在於取得真實產品的數位化表徵(digital
representation)。此數位模型除包含 3D 幾何外,也含有用於製造的相關資訊。雖然 3D CAD 幾何通常能如實反映真實物件,但在幾何中也可能出現些許微小且不易察覺的異常情形(anomalies)。這些異常可能是由於電腦對複雜形狀的數值表示能力不足、某些較老舊
CAD 檔案格式的限制、人為疏失,或是跨格式轉檔時發生遺漏等原因所造成。這些輕微異常(例如表面並未在邊緣恰好接合,或面法線及邊緣方向不一致)可能導致在 COMSOL Multiphysics® 內生成網格時,無法形成有效且密封的幾何物件。為此,匯入過程中預設即會進行幾何修復(geometry repair),以確保您能順利進行後續模擬。
除了匯入時的自動修復外,CAD Import Module 還提供功能讓您在匯入後手動修復 CAD 模型。舉例來說,您可手動選取多個面並依指定容忍度(tolerance)進行接合(knit),以形成封閉實體;或者,自動搜尋縫隙邊緣(edges of gaps),並用這些邊緣生成新表面(face)以彌合縫隙並形成實體。
為分析而簡化幾何(Defeature a Geometry for Analysis)
即使幾何已經過妥善修復,幾何過度複雜或含有太多細微特徵(small geometric features)時,仍可能難以用於模擬。若這些特徵在網格劃分(meshing)前未先刪除,將導致過於龐大的網格元素數量,並不必要地耗費更多運算資源。
許多特徵(例如圓角 fillets、凹槽 grooves、螺紋 threads 以及孔洞 holes)雖在製造流程中不可或缺,但對特定類型的模擬可能並無太大影響。CAD Import Module 提供移除這些特徵的工具,以簡化幾何。使用者可:
- 刪除圓角與倒角(chamfers)
- 填補孔洞(fill holes)
- 刪除多個相鄰的面(faces),以填補或覆蓋成同一平整表面
有些細碎特徵,如過於狹長的面(sliver faces)、尖刺(spikes)及短邊(short edges),也可能是在 CAD 建模或匯入過程中意外產生。針對這些非預期特徵,您可在介面中指定其類型與容忍度數值,以標定並刪除符合條件的所有幾何。簡化(defeaturing)也能在匯入過程中自動執行,使用與修復(repair)相同的容忍度。
執行虛擬幾何操作以簡化網格(Perform Virtual Geometry Operations to Simplify Mesh)
虛擬幾何操作與簡化過程類似,但不會更動實際匯入的幾何。取而代之,透過這些操作指示網格生成器(mesher)忽略在模擬中影響不大的特徵,或者與該模擬需求無直接關聯的幾何元素。網格劃分會在一個「虛擬幾何」上進行。此類操作包含忽略頂點(vertices)、邊(edges)及面(faces),或者合併並簡化它們。
使用者可透過手動選取欲忽略的面、邊與頂點,也可使用自動化的
Remove Details 操作,依序偵測並移除小特徵(small features),然後視需要加以調整。
這些虛擬幾何操作在 COMSOL Multiphysics® 平台中就已內建,可與 CAD Import Module 的簡化工具相互輔助。當某些幾何特徵並不容易透過修復或刪除功能移除,或在模擬中需要完整保留幾何曲面(curvature)時,這些操作尤為便利。
與 CAD 軟體直接介接(Interfacing Directly with CAD
Software)
若您同時也是 CAD 軟體使用者,COMSOL 提供多項附加產品,以 LiveLink™ 技術將
COMSOL Multiphysics® 與主流 CAD 軟體整合。透過 LiveLink™ 的**同步化(synchronization)**功能,當其中一方有幾何變更時,另一方會自動更新幾何。使用 LiveLink™ 後,不再需要重複進行整個 CAD 幾何的匯入/匯出流程,即可輕鬆在 CAD 端修改幾何並於 COMSOL 進行進一步分析。
支援此功能的產品包括:
- LiveLink™ for
SOLIDWORKS®
- LiveLink™ for
Inventor®
- LiveLink™ for PTC
Creo Parametric™
- LiveLink™ for Solid
Edge®
- LiveLink™ for Revit®
- LiveLink™ for
AutoCAD®
- LiveLink™ for PTC
Pro/ENGINEER®