如何选择 CAD 数据处理模块？

Claudia

　　COMSOL Multiphysics® 软件提供了多个附加模块来处理外部 CAD 及 ECAD 数据。这些模块支持在 COMSOL Multiphysics 分析工具与 CAD 和 ECAD 设计软件之间进行单向或双向数据传输。本篇博客将介绍这些模块的功能及其应用的必要性。
　　COMSOL Multiphysics® 仿真平台
　　整套 COMSOL® 软件产品库均植根于通用型的 COMSOL Multiphysics 软件平台;其中提供了预处理、网格剖分、求解和后处理等核心功能以及多个物理场接口。(您可以浏览技术规格表页面了解每个模块的具体功能。)
　　借助 COMSOL Multiphysics®，您可以导入 2D DXF™、3D STL 及 3D VRML 文件;您可以使用二维 DXF™ 文件格式导入剖面，然后沿一条路径对其执行拉伸、旋转或扫掠操作，创建三维几何。
　　STL 及 VRML 格式最适合用于简单形状;但由于格式本身不具有当前 CAD 文件格式的复杂度，所以对复杂 CAD 数据的传递性能较差。如需处理包含三维扫描的 STL 文件，我们建议您将这些文件作为网格导入，然后通过软件内置的功能将导入网格转换为几何。基于三维扫描的复杂度及质量，生成的几何随即可与其他导入几何或在 COMSOL Multiphysics 中创建的几何合并。
　　虚拟操作是 COMSOL Multiphysics 提供的另一项核心功能，支持对 CAD 数据进行近似来方便剖分网格，因此能清除各类导入的 CAD 数据乃至 COMSOL 原生几何。
      
　　LiveLink™ 模块
　　LiveLink™ 产品支持您直接在 CAD 程序中进行数据处理;并支持以下 CAD 软件：SOLIDWORKS®、Inventor®、Autodesk® AutoCAD®、PTC® Creo® Parametric™、PTC® Pro/ENGINEER®、Solid Edge®、建筑信息模型 (BIM) 软件 Autodesk® Revit® Architecture。LiveLink™ for SOLIDWORKS® 和 LiveLink™ for Inventor® 均支持共窗口界面，支持直接将 COMSOL® 建模环境嵌入到 CAD 软件的用户界面中。系统要求页面列出了兼容的软件版本。
　　使用 LiveLink™ 产品时，计算机中应同时安装并启动了 COMSOL Multiphysics 及 CAD 程序。CAD 数据、材料定义及其他选择支持在 CAD 软件和 COMSOL Multiphysics 中完全双向同步。您可以在“SolidWorks® 及 COMSOL Multiphysics® 间的选择同步”博客中了解更多相关信息。也就是说，您可以在 COMSOL 环境中访问您在 CAD 软件内进行的任何修改，还可以通过 COMSOL Multiphysics 修改 CAD 文件的任何尺寸数据。CAD 技术规格表页面列出了每个模块的功能。
　　由于完全双向同步，当您在 CAD 程序中修改零件尺寸时，COMSOL 软件会跟踪这些更改，并对所有边界条件以及其他基于几何和选择的设定进行合理的重映射。您可以浏览视频集锦中的视频查看相关演示。如希望对 CAD 文件中的尺寸执行参数化扫描或希望通过优化模块进行尺寸优化，这项功能将非常有用。
　　除能在 CAD 软件和 COMSOL 之间同步 CAD 数据之外，LiveLink™ 产品也支持 CAD 导入模块支持的全部 CAD 文件格式。如希望模拟 CAD 域内的体，比如流体流动模型，您还可以使用端盖面命令来基于现有几何绘制封闭的体，如“去端盖和加端盖”博客所述。您还可以对 CAD 数据执行修复及几何削除操作，并能将所得几何或您在 COMSOL Multiphysics® 中创建的任意几何写为 Parasolid® 或 ACIS® software 文件格式。
　　如计算机中同时安装了 CAD 软件和 COMSOL 软件，那 LiveLink™ 产品会是您的最佳选择，此时您将能充分发挥该集成的优势。但如果您在处理从别处获取的 CAD 数据，并且计算机上没有安装相关 CAD 软件，那就应使用 CAD 导入模块或设计模块。
　　CAD 导入模块和设计模块
　　CAD 导入模块和设计模块支持导入各类 CAD 文件格式。CAD 技术规格表页面列出了 COMSOL 支持导入的格式与版本的完整列表。
　　如果您计划进行多次设计修改，那与 LiveLink™ 模块相比，CAD 导入模块及设计模块的缺点是只支持单向数据导入，因此不会在 CAD 数据和 COMSOL 模型之间进行关联性操作。换言之，如果您修改了 CAD 文件，那就需要重新导入几何，否则 COMSOL 模型中的物理场特征及其他基于几何的设定将无法反映出这些更改。您需要手动检查所有设定，并重新将它们应用于修改后的几何。此外，您还将无法访问原始 CAD 文件中的尺寸数据，因此无法执行参数化扫描或优化。
　　“针对导入 CAD 文件中的尺寸执行参数化操作“博客介绍了如何绕开这些限制，但该方法只适用于较简单的几何。
　　设计模块还提供了其他几何创建功能。除 CAD 导入模块的全部功能外，它还提供了额外的几何模拟工具。模块的 Parasolid® 内核可用于处理三维圆角、三维倒角、放样、中间面及加厚操作。您可以阅读“设计模块简介”博客了解相关内容。
　　如果您确定不会使用 COMSOL Multiphysics 与任何 CAD 软件相结合所涉及的 LiveLink™ 产品或不希望在 COMSOL 环境中创建复杂 CAD 几何，那么推荐使用 CAD 导入模块。不过，我们更推荐设计模块，因为它不仅能提供 CAD 导入模块的全部功能，还支持在 COMSOL Multiphysics 中创建复杂 CAD 几何。这些几何随即可导出为 Parasolid® 或 ACIS® 文件格式。两个模块均提供了一系列的削除操作以及端盖面操作。
　　除了上文提到的产品，COMSOL 中还包括 CATIA® V5 文件导入模块，支持导入 CATIA® V5 文件，这是 CAD LiveLink™ 产品、CAD 导入模块或设计模块的一个附加功能。
　　ECAD 导入模块
　　ECAD 导入模块 用于导入 ECAD 数据，这类文件常用于描述集成电路 (IC)、微机电系统 (MEMS) 器件或印刷电路板 (PCB) 的布局，通常会包含平面布局信息，有时也包含厚度和高度信息。
　　虽然此模块只支持单向数据传输，您可以借助导入功能创建选择，在导入修改后的文件时保持模型设定不变。此外，所生成几何对象的多层结构用到了模型设定中基于坐标的选择，特别适合针对导入 ECAD 文件自动设定模型。在后续发布的博客中，我们将对此进行介绍。
　　CAD 数据处理的模块选择总结
　　如果计算机中同时安装了 CAD 软件及 COMSOL 仿真软件，那建议您使用 LiveLink™ 产品。如只希望导入文件，那建议使用设计模块或 CAD 导入模块，其中设计模块的功能更强，因此更加推荐。CATIA® V5 文件导入模块只针对特殊文件类型。最后，如要在仿真中加入 ECAD 布局几何，则需要 ECAD 导入模块。



来源：Walter Frei    COMSOL