デザインモジュール

COMSOL Multiphysics® でジオメトリを作成し, インポートしたファイルを編集する

シミュレーションを実行するときは, 計画された解析に最適なジオメトリモデルを使用することが重要です. デザインモジュールは, COMSOL Multiphysics® の CAD 機能を拡張し, 既存の CAD モデルのインポートと修正, および一からスケッチやジオメトリの作成を行うための追加ツールを提供します.

既存のジオメトリから不要な詳細を削除する場合や, インポートした CAD モデルの特定の機能を編集し再パラメータ化する場合, パラメトリックジオメトリを構築するいずれの場合においても, デザインモジュールはモデルを解析用のモデルの準備に適した機能を備えています.

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自動車用ディスクブレーキの金属製ジオメトリで, ベンチレーテッドディスクとキャリパーアセンブリから構成されています.

拘束と寸法

デザインモジュールには, 2Dモデル, 3D作業平面, およびジオメトリパーツの平面図面に拘束と寸法を追加するための一連のスケッチツールが含まれています. 拘束オプションには, 平行, 垂直, および接線拘束があります. 例えば, 2つのポリゴンセグメントを90度で接合させるには, 2つのエッジをクリックし, 垂直制約を使用します. 寸法のオプションには, 長さの寸法, 半径, および角度があります. たとえば, エッジをクリックしてドラッグするだけで, 長さの寸法をインタラクティブに簡単に設定できます. 一貫した図面を作成するために, デザインモジュールは, スケッチが定義不足, 過剰定義, または適切に定義されているかどうかを即座にフィードバックします.

上記のすべての寸法は, COMSOL Multiphysics® の一般的なパラメトリックフレームワークを使用してパラメトリックすることができます. これにより, 1つまたは複数のディメンションにわたってパラメトリックスイープ実行することが可能になります. さらに, 最適化モジュールと組み合わせることで, パラメトリック最適化を実施することが可能です.

CAD インポート機能

デザインモジュールには, 幅広い CAD ファイル形式のインポートとエクスポートに使用される CAD インポートモジュールのすべての機能が含まれています. インポートされた形状情報の妥当性を保証するために, CAD モデルを自動または手動で修復およびデフィーチャーすることで, 解析の設定と実行を容易にすることができます. この機能は, 関連ジオメトリのインポートにも拡張されており, ソフトウェアは CAD ファイル内の情報を読み取り, 形状エンティティを識別し, 以前にインポートしたファイルのバージョンと比較します. これにより, ジオメトリの物理特性やその他の設定を可能な限り保持できます. これらの機能の詳細については, CAD インポートモジュール ページを参照してください.

さらに, デザインモジュールは, コンポーネント間に小さな隙間や重なりが含まれることが多い CAD アセンブリのインポートに特に適しています. これらの隙間や重なりは, デザインモジュール専用の高度なブール演算を使用して解消できます. これらの演算は, シミュレーション用のジオメトリモデルを生成する際に自動ジオメトリクリーンアップ機能によって使用されますが, 手動で適用することもできます.

デザインモジュールでのジオメトリ操作

デザインモジュールを使用すると, 標準 CAD 操作に加え, より高度なブール演算が使用可能になります.

フィレット操作設定とグラフィックスウィンドウのブラケットモデルの拡大図.

フィレット

構造力学では, フィレットは応力集中を軽減するために使用され, 電磁気学では絶縁破壊の防止に役立ちます. デザインモジュールを使用すると, 1つまたは複数のエッジを選択し, 半径または幅を指定して選択したエッジの角を丸めるだけでフィレットを作成できます. 可変半径オプションを使用すると, フィレットされたエッジに沿って異なる半径値を指定できるため, 面間の遷移が滑らかになり, 美観が向上します. これは, 民生用電子機器などのアプリケーションでは重要な考慮事項です. 半径を徐々に変化させることで, スペースの制約を解消し, 狭いスペースに収まるコンポーネントの設計を容易にすることもできます.

オフセット面ノードが強調表示され, グラフィックスウィンドウにブレーキキャリパーモデルが表示されたモデルビルダーの拡大図.

オフセットフェース

オフセットフェース 操作は, 3Dジオメトリオブジェクトの面をその法線方向に沿ってオフセットするために使用されます. この機能は3Dジオメトリの編集にも役立ち, 3D CAD ファイルからインポートしたオブジェクトのジオメトリ機能のパラメータ化を可能にします. MEMS アプリケーションでは, この操作を使用して, 非平面への材料の堆積をエミュレートする3Dジオメトリを作成できます.

中間サーフェスノードが強調表示され, グラフィックスウィンドウにトラックのラダーフレームのモデルが表示されたモデルビルダーの拡大図.

中立面

中立面 操作は, 一定の厚さを持つソリッドオブジェクトの厚さを削除し, サーフェスオブジェクトを生成します. 一般的に, このようなサーフェスオブジェクトは, 厚さが幾何学的特徴ではなく, 物理特性として表される シェル インターフェースで使用されます.

ロフトノードが強調表示され, グラフィックスウィンドウに船体モデルが表示されたモデルビルダーの拡大図.

ロフト

ロスト 操作は, 指定されたプロファイル曲線とガイド曲線を使用してロフトサーフェスを作成します. このサーフェスは, プロファイルを補間する1つまたは複数の面から形成されます. この操作は, 形状の異なるプロファイル曲線間の滑らかなジオメトリの遷移を生成するのに特に便利です.

グラフィックスウィンドウのモデルビルダーとマウントブラケットモデルの拡大図.

面取り

面取りは, エッジをクリックして距離を指定するだけで作成できます. これにより, 選択したエッジに斜めの角が作成されます.

サーフェス変換ノードが強調表示され, グラフィックスウィンドウにエンクロージャモデルが表示されたモデルビルダーの拡大図.

サーフェス変換

サーフェス 操作は, 3Dジオメトリオブジェクト上で選択された面に線形変換を適用します. この変換には変位, 回転, 等方性スケーリングが含まれます. この機能は, 3D CAD ファイルからインポートしたモデルを扱う際に特に有用です. 例えば, この操作により, インポートされたオブジェクトのジオメトリ機能のパラメータ化, パラメータによるスイープ, 最適化モジュールとの併用による設計の最適化が可能になります.

モデルビルダーの拡大図. 厚み付けノードが強調表示され, グラフィックスウィンドウに産業用ファンモデルが表示されています.

厚み付け

厚み付け 操作は, 通常は法線方向に厚みを与えることにより, サーフェスオブジェクトをソリッドオブジェクトに変換するために使用されます.

フェースに射影ノードの設定ウィンドウとグラフィックスウィンドウのスポーツカーモデルの拡大図.

フェースに射影

フェースに射影 操作は, エッジを面に投影してインプリントを作成し, 曲面にパターンを適用できるようにします. 射影は, 対象の面に対して垂直に行うことも, ユーザー定義の方向に沿って行うこともできます.

グラフィックウィンドウのジオメトリ設定とタービンモデルの拡大図.

高度なブーリアン演算

デザインモジュールは, より高度なブーリアン演算を提供します. 正確に一致しない接触面を持つオブジェクトの和集合を計算する場合などで, より複雑なジオメトリモデルに対してより良い結果をもたらすことが期待されます.

どのビジネスもシミュレーションニーズもそれぞれ違います.

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