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COMSOL Multiphysics® 中建立幾何並修改匯入的檔案

Design Module 擴充了 COMSOL Multiphysics® CAD 功能,提供進一步的工具,可用於匯入並修訂現有的 CAD 模型,或從草圖開始繪製並建構幾何。

在進行模擬時,您會希望使用最適合該分析需求的幾何模型。無論是從現有幾何中移除無關細節(irrelevant details),編輯並重新參數化(reparameterizing)匯入的 CAD 模型部分,或建構參數化幾何(parametric geometries),Design Module 都能提供專業功能與工具,協助您為分析做好模型準備。

拘束與尺寸(Constraints and Dimensions

Design Module 提供一系列繪圖(sketching)工具,用於在 2D 模型、3D 工作平面(work planes)及幾何元件(geometry parts)的平面繪圖中新增拘束(constraints)與尺寸(dimensions。您可使用的拘束類型包括平行(parallel)、垂直(perpendicular)及切線(tangent)等。例如,若要使兩個多邊形邊段呈 90 度相交,只需選取這兩條邊,並套用垂直拘束(perpendicular constraint)。至於可用的尺寸類型,包括長度、半徑及角度等。您可點選並拖曳邊(edge)來直覺地設定長度尺寸(length dimension)。

為協助建立一致(consistent)的繪圖,Design Module 會即時回饋當前草圖的狀態:尚未定義(underdefined)、過度定義(overdefined)或恰當定義(well defined)。

上述所有尺寸都可以利用 COMSOL Multiphysics® 的一般參數化架構(general parametric framework)設定為參數化,讓您在單一或多個尺寸上進行參數掃描(parametric sweep)。另外,若搭配 Optimization Module,還能執行參數最佳化(parametric optimizations),充分發揮參數化功能的優勢。

CAD 匯入功能(CAD Import Functionality

Design Module 含括 CAD Import Module 的全部功能,可匯入並匯出多種 CAD 檔案格式。為確保匯入的幾何資訊正確,您可自動或手動修復(repairCAD 模型並進行幾何簡化(defeature),以便更輕鬆地設定並執行分析。此外,模組也支援關聯式幾何匯入(associative geometry import):在匯入更新後的檔案時,軟體會讀取 CAD 檔案中描述的幾何實體,並與先前已匯入的版本進行比對。如此一來,能在最大程度上保留幾何上的各項物理及其他設定。更多相關功能可參考 CAD Import Module 的介紹頁面。

Design Module 中的幾何操作(Geometric Operations in the Design Module

Design Module 提供用於建立及修改幾何的功能,以及更進階的布林運算(Boolean operations)。

圓角(Fillet

使用圓角功能時,只需選取一個或多個邊(edges),並指定圓角半徑(radius),即可在指定邊產生圓弧形轉角。

  • 在結構力學(structural mechanics)中,可用以消除集中應力(stress concentrations)。
  • 在電磁學(electromagnetics)中,可避免電擊穿(electric breakdown)問題。

倒角(Chamfer

使用倒角功能時,只需選取邊並指定距離(distance),即可在所選邊上形成斜角(beveled corners)。

偏移面(Offset Faces

Offset Faces 用於在 3D 幾何物件中沿面法線方向(normal direction)偏移所選的面(faces)。

  • 這項功能可協助編輯 3D 幾何,並對自 CAD 檔案匯入的物件進行幾何特徵參數化(parameterization)。
  • MEMS 應用中,可用以模擬材料在不平坦表面上沉積(deposition)時所形成的 3D 幾何。

變換面(Transform Faces

Transform Faces 操作用於對 3D 幾何物件中選定的面應用線性轉換(linear transformation),包括平移(displacement)、旋轉(rotation)及等向縮放(isotropic scaling)。

  • 尤其適用於來自 3D CAD 檔案之匯入模型,可將幾何特徵參數化並進行參數掃描(parameter sweeps)。
  • Optimization Module 搭配使用時,能對設計進行最佳化(design optimization)。

中面(Midsurface

中面操作(Midsurface operation)可去除具有固定厚度(constant thickness)之實體物件的厚度,將其轉換為曲面物件(surface object)。

  • 通常用於搭配殼體介面(Shell interface),其中厚度非以幾何表現,而是作為物理特性(physics property)來指定。

厚化(Thicken

Thicken 功能可將曲面物件(surface object)賦予厚度(thickness)而轉換成實體物件(solid object),通常以該曲面的法線方向進行厚化。

放樣(Loft

使用 Loft 操作可透過指定輪廓(profile)及導引曲線(guide curves)來生成放樣曲面(loft surface)。

  • 此曲面由一個或多個面組成,並在輪廓之間進行插值(interpolate)。
  • 此操作在為形狀多變的輪廓曲線建立平順幾何轉換時,特別實用。

進階布林運算(Advanced Boolean Operations

Design Module 提供更進階的布林運算工具,適用於更複雜的幾何模型,例如要合併(union)相鄰面(touching faces)但並未完全吻合時,也能獲得更佳的結果。


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