デザインモジュール

デザインモジュール

シミュレーションのためのパラメトリックジオメトリの作成と操作

デザインモジュール

ロフティングコマンドとフィレットコマンドは、インペラでさまざまなブレードを作成するときに使用します。

CAD 設計の作成

設計モジュールは、ジオメトリの作成とさまざまなCAD ファイル形式のインポートのための追加ツールを提供して COMSOL Multiphysics® ソフトウェアの幾何学的モデル化機能を拡張します。ジオメトリの準備はシミュレーションプロセスの重要部分であり、解析の CAD 設計で最適な方法は何かを探すことに重点を置きます。

ここでは、一定の幾何学的詳細情報が解析に関係があるか、あるいは代わりにシェルの近似化をシミュレーションに使用できるかの判断を行う場合もあります。あるいは、インポートした CAD 設計の一定のフィーチャを変更してパラメータ化しなおさなければならないこともあります。場合によっては、新しくよりシンプルなパラメータ化ジオメトリをゼロから作成しないと、適切な解析のための関連設計フィーチャーをキャプチャできないこともあります。

CAD ソフトウェアに対するモデルのインポートとエクスポート

Design Module は、Parasolid® ソフトウェア形式、ACIS® ソフトウェア形式、STEP 形式、IGES 形式などさまざまなファイル形式のインポートをサポートしています。さらに、Autodesk® AutoCAD® ソフトウェア、Autodesk® Inventor® ソフトウェア、NX™ ソフトウェア、PTC® Creo® Parametric™ ソフトウェア、SOLIDWORKS® ソフトウェアなど、さまざまな CADツールのネイティブファイル形式をインポートできます。

設計モジュールには、シミュレーションと CAD 設計の両方を本製品の開発プロセスに統合する助けになるロバストなツールがあります。すべてのジオメトリを作成したら、設計モジュールでそれらを Parasolid® ソフトウェアファイル形式または ACIS® ソフトウェアファイル形式にエクスポートして他のツールへのインポートに備えます。


事例紹介

  • スライバを取り除くと、必要なメッシュ化を大幅に削減できる一方で、フィーチャーの削除アクションにより、周囲のジオメトリが平滑化されて隙間が埋まります。 スライバを取り除くと、必要なメッシュ化を大幅に削減できる一方で、フィーチャーの削除アクションにより、周囲のジオメトリが平滑化されて隙間が埋まります。
  • フェイスまたはホールに対するキャップまたはフィルは、設計モジュールで実行します。 フェイスまたはホールに対するキャップまたはフィルは、設計モジュールで実行します。
  • ベース、ソケット、軸受けスタッドの交点にフィレットとチャンファがある球面継ぎ手のモデル。 ベース、ソケット、軸受けスタッドの交点にフィレットとチャンファがある球面継ぎ手のモデル。
  • サーフェスと設計モジュールの肥大化フィーチャーで作成したフランジのモデル。 サーフェスと設計モジュールの肥大化フィーチャーで作成したフランジのモデル。
  • ヘリコプタースウォッシュプレートのベースには、多くのフィレットエッジとチャンファエッジが必要です。 ヘリコプタースウォッシュプレートのベースには、多くのフィレットエッジとチャンファエッジが必要です。
  • 最終的にインペラを構成するブレードの作成にはロフティングコマンドを使用しました。 最終的にインペラを構成するブレードの作成にはロフティングコマンドを使用しました。

設計の作成

インポートした CAD ファイルは、設計モジュール内で Parasolid® 3D 幾何学的モデル化エンジンの形式に自動的に変換されます。それらの変更や操作は設計モジュールでできます。たとえば、後続のモデル化と解析のために CAD 設計の周囲に領域を作成できます。CAD モデルは製造するオブジェクトのジオメトリを表すことができますが、それを取り囲む環境に視点を向けることもできます。したがって、この環境を表現するには適切なジオメトリを定義する必要があります。

設計モジュールは、COMSOL Multiphysics® と業界標準の Parasolid® 幾何学的カーネルにおいて、ジオメトリ生成用の定評のあるパラメトリックフレームワーク上に構築されています。したがって、設計の変更やゼロからの作成が可能であり、それらを他のツールと共有することもできます。

CADインポートモジュール で可能な幾何学的操作以外に、断面プロファイルをベースにロフト付きオブジェクトを作成して、フィレット、チャンファ、ミッドサーフェス、肥大化などの操作を利用することもできます。たとえば、ロフトツールを使用すると、MRI スキャンなどのスライスやコンタからジオメトリを作成できます。インポートしたソリッドオブジェクト内の流体体積の作成も、キャップフェイスツールを使用すればはるかに簡単にできます。

手動または自動的なジオメトリの修復

CAD 設計を設計モジュールにインポートするときは、それがデフォルトであってもいつでもジオメトリの修復ができます。ジオメトリ修復では、インポートしたファイルを COMSOL Multiphysics でメッシュ化するのを妨げる非物理的な領域がモデル化プロセスに紛れ込むのを防ぎます。

設計モジュールには、同じ位置で交差していないフェイスが隣接しているなどの小さな異常がある CADモデルを検出して修復するツールがあります。異常は、手動で接合するか、許容誤差を設定してインポート/修復プロセスで自動的に接合できます。普段使用している CAD ツールで CAD モデルを修復すると、異常がどこにあるかを簡単に見つけられない場合があります。その場合は、設計モジュールで異常を先に見つけておくことができます。

メッシュ化とシミュレーションを促進するモデルのフィーチャー削除

修復したジオメトリには、メッシュ化やロバストなシミュレーションの実行を妨げる幾何学的フィーチャーがまだ残っています。特に、小さなフィーチャーの場合、シミュレーション結果の変更がごくわずかで無視できるような領域に多数のメッシュ要素が集まることがあります。

設計モジュールには、そのような領域を特定し、スパイク、ホール、スライバ、短いエッジ、小さなフェイスなどの一定のフィーチャーを削除するツールが組み込まれています。修復操作と同じく、これらのフィーチャーは CAD ツール内で、あるいは設計モジュールから手動でまたは自動的に識別と削除が可能です。

その他のフィーチャー削除ツールでは、溝などのメッシュ化しにくいフィーチャーを見つけてそれらをキャップ、パッチ、フィル、あるいは削除することができます。ジオメトリの再度パラメータ化の例としては、インポートしたフィレットにシミュレーションのための一貫性がない場合があります。これらのフィレットを見分けて、そのフィーチャーを削除して、設計モジュールでフィレット操作をすれば、新しいパラメトリックフィレットを組み込むことができます。

仮想操作で重要箇所のシミュレーションに集中

仮想ジオメトリ操作は、すぐれたメッシュ化解析解法を備えている COMSOL Multiphysics の便利なツールです。操作では、メッシュ化ツールに、選択したエンティティとフィーチャーを無視させ、これらの領域にメッシュ化が集中するのを避けます。メッシュ化は仮想ジオメトリで行われます。

無視した領域は、通常、シミュレーション結果が一様であるか、特定の状況に無関係なジオメトリの一部になります。仮想ジオメトリ操作では、エッジ、頂点、フェイスを無視し、その後、複合オブジェクトを形成するか、エンティティを崩壊させます。

これらの操作は、COMSOL Multiphysics で行われ、設計モジュールのジオメトリ操作機能を強化します。とりわけ、設計、修復、フィーチャーの削除ツールで特定のフィーチャーを削除できない場合に有効です。

ACIS は、Spatial Corporation の登録商標です。Autodesk、AutoCAD、および Inventor は、アメリカとその他の国々の両方またはいずれかにおける Autodesk、Inc. とその子会社、系列会社のすべてまたはいずれかの登録商標または商標です。Parasolid および NX は、アメリカおよびその他の国々における Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. またはその子会社の商標または登録商標です。PTC、Creo、および Parametric は、アメリカおよびその他の国々における、PTC Inc. またはその子会社の商標または登録商標です。SOLIDWORKS は Dassault Systèmes SolidWorks Corp の登録商標です。本書に記載された商標はすべてそれぞれの所有者の財産であり、COMSOL AB とその子会社および製品は、それらの商標の所有者と提携しておらず、それらの商標の所有者による承認、資金提供、あるいは支援を受けていません。以上の商標の所有者の一覧については、 http://www.comsol.com/tm を参照してください。