細分建模的案例
船舶設計軟件學習：Alias Subdivision細分建模實用技巧 & 實例應用詳解
在上周發送的《3D建模技能干貨：Polygon建模原理&萬能建模流程》一文中，Seven以Alias Subdivision細分曲面建模為例，為大家簡單介紹了在Alias中適用于絕大部分數模人員建模思路的“點--線--面”細分曲面建模流程。這篇文章目的重點在于描述思路，所以有些細節并未作詳細說明，鑒于這個原因，文章發送后，在后臺和技術交流群內引發了廣大三維建模愛好者的熱烈討論，其中討論最多的問題主要有以下幾個：
1、如何在兩組曲線之間橋接曲面？
2、除文中所提傳統多邊形建面方法外，Alias Subdivision是否有其它構面方式？
3、Alias Subdivision是否有適合NURBS建模人員的更高效的細分曲面建模方法和修改方法？
以上的這些問題，雖然對于建模“老法師”沒有一點問題，但是對于初學Subdivison細分曲面建模或軟件應用不算特別深的小伙伴來說，可能會成為一種困擾，常常出現在其“嬸嬸”的腦海中~~。為了不讓這些小伙伴為以上問題抓耳撓腮，有效拯救咱們數模人員頭發數量的保有量，所以Seven專門在本期文章中針對以上問題為大家解惑，希望能在為各位答疑的同時，起到拋磚引玉的作用（PS：快拿玉石來砸我呀）~~
那么，在正式回答以上問題之前，先讓我們一起來梳理一下Alias 中原生Subdivision細分曲面建模的相關工具，本人所用Alias版本為Alias 2022.2，各位如果所使用的Alias為其它版本，Subdivison工具或許會有細微差別，請知悉。
在Alias2022.2中，Palette內專用于細分建模相關的工具組總共有兩類，一類為選取工具，被整合在Pick工具箱內，這里不做敘述。
展開 細分曲面建模技術03-建模技巧
半鋒利的折痕
半銳利折痕可以是用于硬表面建模的非常強大的工具。
可以使用清晰度值標記邊緣和頂點。
折痕清晰度值的范圍是0（平滑）到10（無限大）
通常，只要有可能就使用折痕，而不是添加額外的邊緣/邊緣環，會比較便宜。然而...
折痕會產生與銳度值成比例的額外計算成本。所以...
很少需要高于5的清晰度。
以下各節介紹了一些最佳利用它們的技術。
使用折痕組
復雜的硬表面模型（巨型機器人，車輛，建筑物等）可能會標記大量邊緣：將這些邊緣/邊緣循環組織成具有描述性名稱的邏輯集非常有用。折痕組中的所有邊或頂點共享相同的清晰度值。
如果使用Maya建模，則CreaseSetEditor會實現這種類型的工作流程。此外，出于調試目的，如果集的名稱包含清晰度值（例如：topDeck_2），通常會非常有幫助。
除了編寫方便之外，擁有許多邊緣環共享相同的清晰度值的好處之一是，它可以在功能自適應算法中實現非常強大的性能優化（更快的渲染和更少的內存）。
展開 細分曲面建模技術02-方案和選擇
方案和選擇
盡管前面的部分以更籠統的術語描述了細分曲面，但本節介紹了許多常見的變體（通常稱為細分算法的擴展）及其在OpenSubdiv中的表示方式。
這里擴展的數量和性質使原本相當簡單的細分算法變得十分復雜。歷史上，應用程序支持一個子集或具有相同功能的不同實現。OpenSubdiv致力于為該功能集提供一致且有效的實現。
考慮到其他一些功能的呈現方式各不相同，這里重點介紹OpenSubdiv選擇的命名方式。
細分方案
OpenSubdiv提供兩種眾所周知的細分曲面類型-Catmull-Clark（通常更簡稱為“ Catmark”）和Loop細分。Catmull-Clark被更廣泛地使用，并且適合于四支網格，而Loop對于（并且需要）純三角網格是首選的。
前幾節中的許多示例都說明了更流行的Catmull-Clark方案。對于循環的示例：
邊界插值規則
邊界插值規則控制與邊界邊和頂點相鄰的面的細分和極限面的行為。
展開 細分曲面建模技術01-總覽和介紹
總覽
細分曲面是一種常見的建模原語，在過去的幾十年中已在動畫和視覺效果中獲得廣泛應用。
顧名思義，細分曲面基本上是曲面。
更具體地說，細分曲面是在任意拓撲的網格上定義的分段參數化曲面-這兩個概念將在以下各節中進行介紹。
細分既是可以應用于多邊形網格以對其進行細化的操作，又是一種數學工具，它定義了網格的重復細分收斂到的基礎光滑表面。顯式細分易于應用多次以提供更平滑的網格，并且從歷史上看，這種簡化導致許多工具可以用這種方式來表示形狀。相反，獲得最終定義形狀的光滑表面（即“極限表面”）要復雜得多，但可以提供更高的準確性和靈活性。這些差異導致某些工具如何暴露細分表面的混亂。
最終目標是使所有工具都將細分曲面用作真實的曲面圖元。因此，這里的重點是減少細分，而更多地關注細分所產生的表面性質。除了提供一致的細分實現（其中包括許多廣泛使用的功能擴展）之外，OpenSubdiv的重要價值還在于它使限制曲面更易于訪問。
自推出以來，OpenSubdiv受到了具有各種技能，興趣和背景的用戶和開發人員的興趣。本文檔旨在從有助于使用OpenSubdiv的角度介紹細分曲面。它的目的之一是為那些對細分算法或數學經驗不足的人提供高層次的概述。另一個是概述OpenSubdiv可用的功能集，并使用OpenSubdiv所使用的術語（因為其中很多已超載）來介紹這些功能。
分段參數曲面
分段參數曲面可以說是工業設計，娛樂和許多其他領域中使用最廣泛的幾何表示形式。我們每天處理的許多對象（汽車，手機，筆記本電腦）都首先被設計和可視化為分段參數化表面，然后才批準并繼續進行這些設計。
分段參數化表面最終只是稱為貼片的更簡單建模圖元的集合。斑塊構成較大表面的“塊”，與面或多邊形構成多邊形網格的塊幾乎相同。
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行業洞見 | Creo助您成為更優秀的設計工程師
04、通過草繪區域和細分建模不受束縛地進行大膽嘗試
工程師的使命是使用創造力來解決問題，而Creo的最新版本通過草繪區域和細分建模可以讓您的創造力更強。
通過拉伸或旋轉屬于“主草繪”一部分的草繪區域，用戶可以僅用單個功能就可以快速地將其想法展示出來，而不必把設計信息分散在不同位置的多個功能中。
細分建模相當于Creo中的粘土建模技術。像其他曲面建模技術一樣，這使您超越了邊界，軌跡和截面定義明確的傳統參數化建模，從而使您的美術師可以開發出外表美觀，結構流暢的幾何體。
05、利用增強現實（AR）分享您的創意
CAD一直以來都是使用2D圖形和通過3D展示2D計算機屏幕上的對象來表達我們要制作的內容。增強現實將您的設計概念疊加到現實世界中，使您能夠用比2D或3D更好的方式來表達您的想法。俗語說一圖勝千言，那么就不難想象如果能在現實世界中看到您的產品以及其工作方式的價值有多大了。
AR還可以對流程產生影響，有了它，制作，集成，操作以及執行維護，維修和大修 (MRO) 步驟的操作說明都會發生變化。而這些是制造工程的主要組成部分。
來源于：PTC官網
展開 CATIA助力AI提升汽車造型設計【8月22日直播】
在將創意轉化為產品的過程中，汽車造型數模工程師能夠直觀地參考設計師的三維草繪，采用CATIA細分建模技術（SUBD）快速將三維草繪轉換為三維模型。與其他CG類多邊形建模軟件（如3ds Max、Maya、Blender）不同，CATIA細分建模生成的是工程可用的NURBS曲面，能夠在其上添加工程或造型細節（如圓角和分縫），使設計模型能夠被工程部門有效利用。
使用基于3DEXPERIENCE平臺的CATIA進行汽車造型設計的最大價值在于其一體化實時協同設計能力：
設計師參考2D效果圖和總布置進行三維草繪（2D 轉 3D）；
AI根據3D草繪生成多方案效果圖（AI效果圖）；
設計師根據AI效果圖探索造型，并確定造型方案（造型方案確定）；
數模師參考3D草繪方案進行概念建模（CAS模型）；
總布置工程師實時參考造型模型，校核造型方案（第一輪校核）；
總布置校核點通過模板快速完成，無需大量重做工作（總布置修改）；
設計師實時參考新的總布置方案進行造型更新（3D草繪修改）；
數模師實時參考修改后的3D草繪進行概念模型更新（CAS更新）；
總布置工程師實時檢查新的造型方案是否滿足工程要求（第二輪校核）；
同樣的協同設計方法可擴展應用于早期的仿真分析和其他工程校核。
通過實時在線協同設計，造型校核工作無需像過去那樣進行多輪數據轉換與修改。設計師無需依賴總布置截圖在Photoshop中修改造型方案，然后再將截圖分享給數模師在其他軟件中修改CAS模型。基于3DEXPERIENCE平臺的一體化造型設計解決方案，所有設計與校核工作都在同一平臺上實時協同完成，避免了不同軟件之間的數據轉換與處理工作，從而縮短研發周期，提高設計質量。
展開 科技前線 | 電動汽車設計入門
在細分建模中，我們從球體、立方體或圓柱體等原始形狀開始，然后像在粘土中建模一樣推拉該形狀。
使用3D線束將電池連接到它們驅動的組件。我們可以使用Creo Schematics等應用程序在2D中使用框圖、電路圖和接線圖來繪制我們的網絡。然后我們可以使用這些邏輯參考來輔助完成我們的線束在我們的3D裝配模型中的布線。
遷移您的車輛總成。除了標準的3D零件模型外，我們還可以使用以下方法創建組件：
薄壁零件的鈑金設計。
增材制造中的晶格可減輕重量，同時保持必要的強度。
庫（如Creo的智能緊固件擴展 (IFX) 中的庫）可以用于快速輕松地放置螺釘、墊圈和螺母等緊固件。
CAD工具可加速和簡化電氣化的設計過程。
未來的措施
德勤估計，未來十年電動汽車的年復合增長率為29%。無人機市場預計到2026年的增長率將達到16.4%。電氣化的市場和需求為產品開發組織提供了巨大的機會。
來源于：PTC官方
展開 洞見 | 創成式設計：一種新的設計方式
用戶不是使用基于特征或直接建模方法定義形狀，而是指定設計空間，包括要保留或排除的區域、操作環境條件、材料和制造約束，通過算法計算一個或多個潛在的解決方案。然后，用戶可以過濾結果以選擇合適的選擇。生成式設計比傳統的迭代人工驅動方法更快，并且在許多方面更可靠。
是什么讓創成式設計變得更好？
創成式設計和密切相關的拓撲優化工具可用于Creo中的多個版本。讓我們看一下使創成式設計與傳統CAD工作流程不同且更好的四個方面。
您正在將要求構建到設計中。所有產品都從需求開始。頂層需求被分解為子系統需求，然后被提煉成組件需求。盡管我們可能知道零件或子組件的結構要求，但在過去，這些要求直到設計完成后才得到驗證。通過創成式設計，我們通過將載荷工況應用于我們的模型來設置我們的設計。這可確保解決方案從一開始就滿足標準。
制造方法告知設計。典型的工作流程中，使用仿真和分析工具設計和驗證零件，然后將其交給工藝工程師，以評估是否可以使用減材制造或增材制造來制造零件。通過創成式設計，我們將制造標準添加到優化研究中。這些包括：
將要進行3D打印的零件的構建方向
注塑件的2D或3D分型線
將被銑削的零件的線性拉伸
這確保了可以使用適當的方法制造解決方案。
您可以快速生成多個概念。產品開發總是受到進度的限制。產品永遠無法以足夠快的速度進入市場。通常在初始設計階段，會創建一些潛在的概念。在機器學習的幫助下，可以在比人類創建單個概念更短的時間內生成多個概念。
用戶可以修改生成的模型。由創成式設計創建的零件模型會產生B-rep（邊界表示）幾何。這與曲面細分建模工作流程中生成的幾何形狀相同。可以使用標準參數特征或直接建模工具（例如柔性建模擴展包）修改此幾何形狀。
展開 浩辰3D最新版免費下載資源-親測好用！
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支持快速建模和吮順序建模等設計方式，運行流暢、性能強大；并且具有強大的兼容性，支持主流的各種文件格式（step、igs、x_t、JT、ACIS、V4V5、ipt、*.sldprt、*.sldasm、*.prt等等），可以保留裝配關系順序建模編輯，也可使用快速建模編輯！融合了順序、快速、細分多種智能參數建模技術，涵蓋零件設計、裝配、工程圖、鈑金、動畫等29種設計環境，設計福音啊！
展開 nPower 軟件 | Power Surfacing——SolidWorks工業設計插件
產品特點
①原始細分曲面創建命令——立方體、圓柱體、圓環等；
②使用 SolidWorks 草圖命令創建細分曲面；
③支持從 modo、Maya 等導入 Obj 或 FBX 網格模型（有關 STL 掃描 /ZBrush/ 拓撲研究網格，請參見 Power Surfacing RE）；
④動態推拉式編輯、約束編輯、軟選擇；
⑤基礎建模工具：拉伸、插入、插入循環、橋接等；
⑥中級建模工具：鏡像、彎曲、邊權重、細分等；
⑦高級建模工具：延伸、擠壓邊、插入邊、加厚等；
⑧轉換為A級 SolidWorks 曲面或實體；
⑨與 SolidWorks 特征設計樹編輯集成。
產品優點
Sub-D 和 NURBS 模型都不能有效地解決所有的 3D 問題，它們都有各自的長處和短處。Sub-D（細分曲面）建模在生成和修改具有光滑表面的復雜自由/有機形狀方面具有很大的優勢；而 NURBS 建模則擅長組合形狀，通過布爾操作和特征操作細化模型比如倒圓角、融合和面編輯等操作優化模型。Power Surfacing 則是兼具這兩種建模技術，在建模過程中可以同時使用這兩種建模技術，大大提高了設計和修改的效率。能夠將 Power Surface Sub-D 對象直接連接到現有的 SolidWorks 對象， Sub-D 模型與相對應的歷史設計樹修改特征保持同步更新。Power surfacing 本質上提供了尺寸驅動Sub-D模型，Power Surfacing 自由曲面設計結合 SolidWorks 參數化設計為 SolidWorks 用戶提供了一個開創性的工業設計工具包。
展開 Terrasolid.pack.v014.for.Bentley.Microstation.V8i.
.&.HELiOS.v2018.Win64-ISO 1DVD
IDEA StatiCa 9.0.21.48860 Win64 1CD
IDEA.StatiCa.v8.0.22.Win32_64 2CD
InGeomatics Mr.CAD Professional Edition v7.0 1CD
InGeomatics.MrCAD.SA3.v3.0.r.104 1CD
Knowledge.Base.Civil.Designer.2014 1CD
LimitState.GEO.v3.2.d.17995.Win32_64 2CD(巖土穩定性分析軟件)
LimitState.RING.v3.2.a.20141.Win32_64 2CD(圬工拱橋的二維分析軟件)
LimitState.SLAB.v1.0.d.18482.Win32_64 2CD
Luxology Modo v3.02 1CD(新型多邊形和細分建模軟件。
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MBSE建模應用案例和實踐經驗：挖掘機傾覆解決方案（工業設備行業MBSE方法實踐）
基于3DEXPERIENCE 的MBSE方法
根據國際系統工程學會給出的定義，MBSE是從概念設計出發，使用建模方法逐次支持系統需求、設計、分析、驗證和確認等活動，持續貫穿整個設計生命周期。MBSE起源于航空航天領域，致力于解決復雜系統的研發問題，而現在隨著各行業領域產品復雜度的不斷提升，MBSE方法也逐漸“出圈”，開始應用于各行各業。
圖11 “V”形開發流程
基于模型的系統工程（MBSE）屬于“需求驅動型”研發模式，在需求分析階段進行系統需求的捕獲、分析和驗證，在早期暴露并全部解決需求存在的隱患和問題，并基于驗證后的需求開展后續研制，大大減少了研制過程中的反復和浪費。
RFLP框架即分為Requirement、Function、Logical和Physical四個層面，導入需求管理中的需求條目和架構后，在功能和邏輯層進行細分架構和建模，物理層面是三維模型，配合仿真可以直觀地觀察其動態行為。特點是統一數據源、保證數據連續性，同時在設計研發過程中可以不斷迭代，提高研發效率。
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文章來源：達索系統
展開 Ansys發布新版本 | Ansys 2023 R2憑借顛覆性的仿真技術推動行業創新
Discovery中的細分幾何結構建模提供了一種創建和編輯復雜部件的新方法，使用戶幾乎能夠立即查看許多常用計算機輔助設計（CAD）模型的“假設”更改結果，包括拓撲優化結果。至今，Discovery 已從2019版的4項功能發展到2023 R2新版本的50項功能，包括湍流模型、電磁和基于制造約束的拓撲優化。
Ansys? Speos?光學系統設計軟件也利用了GPU加速功能，現在可完全支持光線追跡的光學仿真。此外，Speos還通過GPU加速支持3D輻照度，幫助設計人員更好地分析光的作用。在光子級別，Ansys Lumerical仿真工具在時域有限差分（FDTD）求解器中增加了新的Express模式，使用戶能夠使用NVIDIA GPU運行仿真。
通過集成Ansys先進的仿真數值，并通過GPU和云計算將仿真與HPC進行增壓，Ansys 2023 R2最新版本軟件使各行業的工程師和研究人員都能夠充分利用數字工程的顛覆性力量。
如欲了解有關Ansys 2023 R2新版本的更多信息，敬請訪問：ansys.com/products/release-highlights
即將在9月13日-14日舉辦的Ansys 2023全球仿真大會上，將推出專題分會場——Ansys產品更新介紹，以及設置多個行業及熱點專題分會場，包括芯片半導體、汽車與交通、工業裝備、可持續發展與能源、高科技等。歡迎大家報名此次大會了解更多產品更新詳情。
展開 中望3D Overdrive內核技術之“容差建模”
梅敬成 三維CAD軟件發展歷程：過去，現在和未來 （ACIS,Parasolid,OCC, 中望OV,華天CRUX IV ）
中望3D 2020 圖層管理器（圖層的設置+移動圖層+復制圖層）
當前，由于容差帶來的數值計算不穩定性、幾何表示不準確的問題普遍存在三維建模過程中。如不同的CAD平臺進行數據交互會產生模型質量損失、容差模型在新的CAD平臺中進行編輯修改發生錯誤或直接失敗。
三維幾何建模平臺由于采用不同的建模核心和幾何建模方法，在幾何計算、幾何精度設定的方法.上面存在差異。目前80%三維CAD平臺所采用的兩大建模內核均為ACIS或Parasolid內核，其中ACIS內核使用的是0.001mm的建模公差精度，Parasolid 內核則使用的是0.0254mm。因為公差精度差異而導致的數據導入后幾何丟失、實體布爾運算操作失敗、工程圖投影錯誤等幾何容差問題客觀存在。
當前不同的CAD平臺均使用不同的容差建模技術，用來優化因為幾何精度而產生的問題，其中有使用全局的固定公差方法來保證模型所有設計和細節特征維持一致的幾何建模精度，也有使用自適應公差的做法來提高建模的成功率。
三維幾何建模是指通過計算機及其圖形系統來表示和構造形體的幾何形狀，建立計算機內部的三維模型。從最早的二維空間的手工圖板繪圖，到60年代開始的三維計算機繪圖，期間三維建模技術經歷了從線框建模、曲面建模、實體建模等發展過程。近年來直接建模、混合建模、細分曲面建模等細分技術也作為補充性的建模技術應用到不同的三維CAD設計系統中。目前CAD集成化系統普遍采用實體模型作為產品造型系統，成為從微機到工作站上各種圖形系統的核心。
展開 仿真案例｜懸架螺旋彈簧自動化設計和優化
隨著時間的推移，Mubea的工程師們為螺旋彈簧建模開發了不同的參數化方法或應用程序。它們支持產品開發人員定義自由、自由螺旋彈簧幾何形狀并且設置邊界條件。此外，它們可以生成和評估有限元仿真模型。
其中有一個應用程序是專門為優化和自動設計螺旋彈簧幾何形狀而開發的。
1、GRASPDesigner
GRAPHDesigner基于Helix定義，它是一條以恒定螺距纏繞在圓柱體筒體上的曲線。同樣，通過這種參數化方法，螺旋彈簧建模被細分為橫向曲面（主體）建模和曲線（[多重]展開）建模。對于C型或S形螺旋彈簧，則要求設計人員在使用可控參數的同時開發出可多可少復雜的彈簧體和彈簧線圈。之所以選擇NURBS的數學構造（非均勻有理樣條)作為B樣條曲線的擴展來描述彈簧體和線圈，是因為NURBS能夠完美地映射圓弧曲線。
彈簧體由封閉NURBS曲面定義，該曲面由控制點組成。NURBS曲面上的控制點代表控制網格。曲面的圓周方向（螺旋彈簧）由u定義，高度方向由v定義。u和v在區間[0,1]中定義。NURBS曲面的v為變量。
螺旋由NURBS曲線定義。NURBS曲線上的控制點代表控制多邊形。曲線本身由u定義在區間[0,1]。NURBS曲線的度為變量。
2、橫向曲面
控制網格描述（圓柱彈簧體）橫向曲面，網格包含了由圓弧曲線產生的一系列連接控制多邊形。對于圓形截面，每個控制多邊形必須在如圖3所示形狀的圓周方向u上對齊，并且必須反映第二維度。
在設計過程或在后續的優化中，不是直接改變多邊形或截面的控制點，而是改變代表各個截面的替代變量。
這些用于描述彈簧體截面的替代值包括：
直徑
位移
傾斜角
引入這些替代值不僅有利于對螺旋彈簧體進行更直觀的加工，而且還能確保大幅減少（優化）參數。
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