LiveLink for SolidWorks参数化+网格分块一剑搞定——COMSOLer的福音

COMSOL LiveLink for SolidWorks参数化和网格分块

有了LiveLink for SolidWorks， COMSOL 几乎可以甩掉所有的几何建模功能。它不仅仅是用于代替几步几何导入；结合与SolidWorks参数的互传功能，应用COMSOL参数化扫描功能，实现与SolidWorks进行互操作。不仅如此，应用SolidWorks强大的多实体分块能力，把网格分块操作在SolidWorks完成，为在COMSOL中进行划分 扫掠 （六面体）网格做准备。

下面用一个简单实例说明相关功能。

取压力容器开孔附近部分模型（容器顶上部分的四分之一）进行应力分析。选择容器开孔补强板处（相贯线）倒角作参数研究（假设我们想研究倒角宽度和高度的参数组合）。如下图所示：

一、在SolidWorks里面设置LiveLink

使用COMSOL的LiveLink for SolidWorks需要在COMSOL安装包选择这个模块，安装后，SolidWorks里面以插件形式存在。同时，在工SolidWorks的具菜单也有COMSOL相关的命令。

所有的COMSOL分析操作可以在SolidWorks的这个插件里面进行操作，但这里操作显得不那么流畅，而且还不是太稳定。

下图即是在SolidWorks里面通过对COMSOL插件的操作完成的分析，目前发现的问题是，结果彩虹条不能显示（但有结果数值）（6.0版本，新版本不知是否修复）。当然，在SolidWorks里面完成所有建模操作，可以享受SolidWorks的一些图形操作习惯。

建议最顺畅的操作：还是采用在SolidWorks进行几何操作，通过在COMSOL端进行同步，所有网格序列设置、模型设置和提交计算操作建议在COMSOL端进行操作。

1. 在SolidWorks里面，对需要作为参数的特征进行重命名标记，便于查找。

2. 在SolidWorks里面，设置需要在COMSOL里面进行控制的参数。

在SolidWorks里找到COMSOL参数选择命令，在模型树点取需要参数化的特征，双击特征捕获该特征包含的所有尺寸，点击需要参数化的尺寸进行添加。我们这里每个特征只包含了一个尺寸（初始尺寸都是6mm）。完成后点击√确定按钮。

3. 为了在COMSOL中划分“扫掠”网格，应用SolidWorks布尔操作工具（主要是相交命令），对模型进行多实体模型分块，这样通过LiveLink同步到COMSOL中就是分块为可划分“扫掠”网格的多个域的模型。只需要在COMSOL中进行恰当的“扫掠”网格序列即可进行六面体网格划分。这样的模式，几乎可完全甩开COMSOL里面的几何建模操作。

我们把模型划分为35个实体，划分实体的多少，需根据经验（判断什么样的形状可以进行“扫掠”网格划分）。

关于SolidWorks多实体的知识，感兴趣的同学可以搜索”SolidWorks多实体“、”COMSOL分块网格划分”以及类似关键词查找资料学习。

二、COMSOL中的LiveLink同步和后续建模操作

1. 在COMSOL的主屏幕工具栏点击LiveLink，进入设置界面，点击同步按钮，即可获取打开的SolidWorks文档，并自动导入图形以及在SolidWorks设置过的参数。长度单位最好选择 来自CAD文档。

2. 模型有复杂曲线最好应用一次“移除细节”命令清除多余的几何，否则可能在网格划分时会提示错误，毕竟不是COMSOL原生创建的几何。

3. 然后尝试插入一个“扫掠”网格序列，尝试划分网格。

COMSOL美中不足的地方是网格自动划分能力较低，对于这样已经进行良好分块的几何不能全自动划分六面体网格。（PS：针对同样分块的几何体，Abaqus则无需设置，内部智能判断网格划分序列，完成六面体网格划分）。

六面体网格划分的主要目的是为了更好的控制网格粗细层级，对应力热点位置划分细网格，对其他位置划分粗网格，从而控制整体计算规模，同时又能在应力热点位置获得较好精度。

COMSOL中面对上面问题，一般遵循的原则是：仔细尝试插入多个网格序列，建议把复杂的几何排在前面，逐步向简单的几何扩展。简单粗暴的做法是把困难的位置设置为四面体网格进行过渡。这里，我们还有一个简单粗暴的做法：就是把不能划分的那部分拿出来，先划分扫掠网格，剩下的再划分（当然，针对不同的模型有着不同的处理方法，主要办法还是尝试，没有万能办法，熟练才能出感觉）。

如下图所示，我们在第一个扫掠序列之前插入一个序列，把刚刚提示不能划分的域选出来先进行划分。这样，就能成功划分网格。

目前，划分出来的网格还不是那么太规则，尺寸也是统一的一个尺寸设置。我们希望把整体尺寸设置粗一些，在局部位置设置细一些。

4. 单元尺寸设置。

（1）先把整体尺寸改成30mm。

（2）为了在壳厚方向至少有两层单元，插入一个大小控制序列，把最大单元尺寸设置为6mm。

（ 3 ）在应力热点区域，设置更小的单元尺寸。

当然，以上设置肯定不是最佳设置。要把网格划分多好，取决于经验和耐心，需要不断尝试调整。

通过上面简单设置，单元数量6532个，默认质量检测指标（偏度）在0.34以上。关于单元质量，不同软件有着不同意义，不去深入考究，使用默认判断指标即可。在应力热点位置没有特别坏的单元对精度影响不大。

5. 设置参数化扫描。在“研究”项目树里面，添加一个“参数化扫描”项，从SolidWorks设置的参数需要在这里进行添加、设置。

通过“添加”（加号）按钮，为每一个参数设置添加一行，注意参数数值与单位要对应，默认单位为m，我们这里需要修改为mm才正确，扫描类型应选择所有组合。

6. 进行材料、边界条件和载荷设置。这些都是COMSOL的常规操作，如下图。

7. 提交计算后自动显示最后一个组合的应力云图，需要查看其他组合结果点击上方箭头切换绘图，或者在数据集位置切换参数组合再点击上方的绘制按钮来切换绘图。。

三、小结及对比

Comsol的各种LiveLink无疑很好解决了几何建模问题，能够提取SolidWorks等三维设计软件中的尺寸参数，几乎可以甩掉其自身的几何模块。当然，用于几何清理、以及模型加载的基准创建功能还是需要的。SolidWorks里面嵌入整个Comsol功能还不算太稳定，但是已经能够很好的应用，这对于不习惯Comsol视图操作的同学无疑也是一大福音。

有了LiveLink，Comsol与SolidWorks无缝连接，SolidWorks中进行分块操作，便于在Comsol中进行六面体网格划分。SolidWorks强大的分块能力，使得以前不敢在Comsol中划分六面体网格的模型变得可能。并且，当模型整体结构变化不大时，在SolidWorks中进行的修改，在Comsol中无需进行修改调整，进行一次构建即可完成模型更新。为复杂模型的修改节省大量时间。

希望进一步学习SolidWorks多实体建模以及用于Comsol分块网格划分的同学，可以用“SolidWorks多实体”、“Comsol分块网格划分技术“等关键字搜索学习资料。

六面体网格划分的目的不是精度，而是为了更好的进行网格层次控制，从而控制整体计算规模。相比Abaqus，Comsol唯一的短板是不能自动智能地根据良好的分块几何创建合适的六面体网格，需要自己去创建扫掠网格序列，Comsol网格尺寸控制能力也相对来说不太强大，经常会遇到尺寸设置无效的情况，需要仔细调整设置序列。但Comsol一旦对模型设置成功，进行尺寸参数修改调整则无需重新对整个模型进行调整，只需构建一次就更新了新的尺寸。前面所有的辛苦都是值得的，这让使用者倍感舒心！

操作视频搬到这里供学习

下面为模型文件供参考学习，自愿选取。