CAD內核的案例
三維CAD內核+CAD數據格式基礎知識科普（ACIS、OCC、ParaSolid）
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 ）
ACIS三維幾何造型引擎和SAT文件 /SAB文件
1.CAD內核
CAD技術從60年代誕生以來，經歷了二維繪圖、線框模型、自由曲面模型、實體造型、特征造型等重要發展階段。隨著CAD技術的發展也誕生了許多成熟和知名的CAD引擎和軟件。
目前，商用CAD引擎主要包括了ACIS、HOOPS、ParaSolid等。其中使用ACIS引擎的底層產品主要包括了AutoCAD、Inventer、Catia、MicroSolid等；使用ParaSolid引擎的主要包括了UG、Solidworks、SolidEdge等。但由于關注點的差別及商業保密的因素，不同的CAD軟件都有自己的一套建模方式和存儲體系，這導致了系統間數據無法進行直接的傳遞。目前采用的方式是通過中間標準格式文件為媒介進行傳遞，但是這種方式會丟失一些細節特征，這就還需要進行一些其它額外的修補工作，這也一定程度上影響了CAD技術的發展。
在商用CAD軟件外，還有一些比較成熟的開源CAD引擎，其中使用的比較多的是OpenCascade(簡稱OCC)。OCC平臺是由法國Matra Datavision公司開發的CAD/CAE/CAM軟件平臺，可以說是世界上最重要的幾何造型基礎軟件平臺之一。
展開 打開CAD內核的奧秘 | 工業軟件發展史
在此內核的基礎上，開發出一個開源CAD系統FreeCAD。 目前國內也有運用OpenCasCade的社群，開發些小系統。作為開源的幾何引擎，做成商業CAD軟件開發難度不小。
造不如買，再次毀掉商業化機會
擁有高水平的內核，是發展自主CAD/CAM/CAE和的核心工作。然而，世界上幾何引擎不多了，基本處于壟斷地位。中國人手里的中望的Overdrive內核（本來是美國VX CAD的內核，2010年被中望收購）和華天的CRUX IV （華天CAD系統SV的內核）等。
然而，這件事情完全不能商業化。例如中望，也曾經考慮做一套更商業化的內核。然而市場需求并不支持。最大的幾何內核Parasolid一年的生意，也就是3000多萬美元。如果做內核， 跟Parasolid去競爭爭，是不可能活不下去的。
由于處于商業上的原因，西門子的UG，對于出售給中國內核，一直都不是太熱心。于是中國很多項目，只能二選一，一般都是在跟Spatial公司進行合作。盡管ACIS的價格很高，但國內CAD廠商都只能讓步。
中國有自主的內核是個振奮的信息。但是，單獨研發CAD幾何內核是沒有太大市場的，需要與三維CAD軟件系統整合起來做。實際上，國內的CAE和CAM可以用國內的核，共同打開市場。當然這只是一個假設。在中國誰都有生存壓力， “造不如買”。無論是幾何內核，還是約束求解器，都可以是核心共性技術，但沒有一家廠商能否負擔。最后只能是一盤沙子。
展開 華天軟件 SINOVATION 9.1 自主可控三維CAD內核CRUX IV 歷史由來
擁有高水平的內核，是發展自主CAD/CAM/CAE和的核心工作。然而，世界上幾何引擎不多了，基本處于壟斷地位。中國人手里的中望的Overdrive內核（本來是美國VX CAD的內核，2010年被中望收購）和華天的CRUX IV （華天CAD系統SV的內核）等。
然而，這件事情完全不能商業化。例如中望，也曾經考慮做一套更商業化的內核。然而市場需求并不支持。最大的幾何內核Parasolid一年的生意，也就是3000多萬美元。如果做內核， 跟Parasolid去競爭爭，是不可能活不下去的。
由于處于商業上的原因，西門子的UG，對于出售給中國內核，一直都不是太熱心。于是中國很多項目，只能二選一，一般都是在跟Spatial公司進行合作。盡管ACIS的價格很高，但國內CAD廠商都只能讓步。
中望3D的overdrive內核源于VX CAD，具有三維混合建模和加工功能，同時也具有A級曲面設計能力。作為獨立自有的幾何內核，優勢是可以讓CAM軟件無縫的讀取中望3D數據，保證數據的安全性和效率;獨立自有內核的CAD也可以提供強大、靈活的API接口，讓應用軟件開發商基于此進行二次開發，這一策略與中望在2D CAD領域相似。
5.國內首款三維云CAD產品CrownCAD
由華天軟件控股子公司山東華云三維科技有限公司研發的國內首款、完全自主可控、基于Web的云端CAD產品CrownCAD。
歡迎您登錄官網：www.crowncad.com積極參與功能測試，給予我們寶貴的建議與反饋。
展開 國產三維CAD華天軟件STNOVATION 幾何造型內核CRUX IV 解析
中國人手里的中望的Overdrive內核（本來是美國VX CAD的內核，2010年被中望收購）和華天的CRUX IV （華天CAD系統SV的內核）等。
然而，這件事情完全不能商業化。例如中望，也曾經考慮做一套更商業化的內核。然而市場需求并不支持。最大的幾何內核Parasolid一年的生意，也就是3000多萬美元。如果做內核， 跟Parasolid去競爭爭，是不可能活不下去的。
由于處于商業上的原因，西門子的UG，對于出售給中國內核，一直都不是太熱心。于是中國很多項目，只能二選一，一般都是在跟Spatial公司進行合作。盡管ACIS的價格很高，但國內CAD廠商都只能讓步。
中望3D的overdrive內核源于VX CAD，具有三維混合建模和加工功能，同時也具有A級曲面設計能力。作為獨立自有的幾何內核，優勢是可以讓CAM軟件無縫的讀取中望3D數據，保證數據的安全性和效率;獨立自有內核的CAD也可以提供強大、靈活的API接口，讓應用軟件開發商基于此進行二次開發，這一策略與中望在2D CAD領域相似。
展開 
CAE軟件開發的一些思考
這也是專業CAD軟件的優勢所在。
CAD建模，首先需要內核，目前商業的3D CAD內核有Parasolid和ACIS，Granite，開源的OCC，國內的CAD內核有廣聯達的GGP等。
3. 有限元模型(FE Model)
3.1. 單元
面向對象方法很適合構造有限元中的單元，ElementType為所有單元的基類。主要方法有：點的集合，材料，分析類型，階次。根據單元的空間維數將單元劃分為 0/1/2/3D單元。如需擴充新單元類型，在相應的單元類型上派生即可。
3.2. CAD和CAD屬性（邊界條件）
這里邊界條件泛指任何在幾何（點，線，面，體）上的屬性（位移/荷載/溫度/吸收邊界/約束。。。）
CYCAD_Controller 負責獲得幾何數據和附加在幾何上的屬性（邊界條件）。CYCAD_Data存儲幾何數據，CYCAD_Attribute存儲與幾何對應的屬性。CYCAD_Engine是CAD內核的接口，通過接口也可以調用自己開發CAD內核。基于該結構，實現了CAD與MESH的解耦，對于已經有的CAD/Mesh接口，能實現最小限度的修改。
3.3. 網格劃分
從名稱可以看出采用了Factory和Facade模式，CYMesh_Facade負責與外部的接口，主要是設置1. CAD數據，2. CAD屬性（材料，荷載，溫度，邊界等），3.網格劃分參數和策略。Controller主要負責Mesh流程，CYMesh_Engine 是執行Mesh引擎的接口，可以根據實際需要選用網格引擎，以上選取了Gmsh，NetGen，Distene，VKI等，在此結構上，開發人員可以方便的對網格劃分流程和網格引擎進行擴展。
3.4.網格屬性
網格劃分完成后，通常做法是把網格數據保存為規定的文件格式以供求解器調用。
展開 國產三維云CAD:CrownCAD完全自主知識產權三維幾何建模內核、約束求解器。
作為工業軟件老兵的華天軟件組建了華云三維，在CAD知名專家梅敬成博士帶領下，歷經十年核心技術公關、五大版本迭代、兩輪全國公測，成功打磨出國內首款、完全自主可控、基于云架構的三維CAD平臺CrownCAD。據華天軟件官方發布的消息，CrownCAD首發儀式定于2021年9月8日14:00，將由梅敬成博士在多個互聯網平臺同步隆重發布CrownCAD、CrownCAD APP、三維幾何建模引擎DGM和幾何約束求解器DCS四大產品。
CrownCAD擁有完全自主的三維幾何建模引擎DGM和幾何約束求解器DCS兩大CAD核心技術，包含數據轉換、零件設計、裝配、工程圖等CAD軟件常用功能。另外，CrownCAD的界面操作習慣與最流行三維CAD高度一致，大大降低用戶的學習成本。
完全自主知識產權
完全自主的基于云架構的三維CAD平臺CrownCAD
自主三維幾何建模引擎DGM提供建模基礎
自主幾何約束求解器DCS支持草圈、裝配設計
CrownCAD
● CrownCAD是國內首款、完全自主的基于云架構的三維CAD平臺。
● 用戶在任意地點和終端打開瀏覽器（crowncad.com）即可進行產品設計和協同分享。
1.三維幾何建模引擎DGM
Diamond Geometry Modeler 三維幾何建模引擎軟件
● 提供三維幾何建模基礎，支持高質量的曲線/曲面造型、參數化設計的實體特征造型，支持直接建模和曲面/實體混合建模。
● 提供高效的CAD數據交換組件，支持多格式的數據導入和導出。提供完善的應用開發工具包以及完備的API接口。
展開 CATIA V5圖形處理特征的雜談
CATIA V5的幾何，拓撲（本貼討論CATIA開發，要求C++，CAA和CAD內核原理的預備知識為基礎）
CATIA V5的幾何要素（Geometric Object）主要有CATPoint（點），CATCurve（線），CATSurface（面）。這些都是CATGeometry的class的派生class。另外，它們都算COM（Component Object Model）的「interface」,各種操作?數據取得的method都完備，class的定義非公開。（這一點在拓撲上也是一樣）。
CATCurve擁有sub-class,比如CATLine（直線），CATCircle（圓），CATNurbsCurve（NURBS曲線），CATSplineCurve（spline線），CATPCurve（面上線）等。
CATSurface的sub-class有CATPlane（平面），CATCylinder（圓柱面），CATCone（圓錐面），CATSphere（球面），CATTabulatedCylinder（掃引面），CATRevolutionSurface（回轉面），CATNurbsSurface（NURBS曲面）等。
拓撲要素（Topological Object），有CATCell，CATDomain，CATBody3種。它們都是CATTopology的派生class。
CATCell的sub-class有CATVertex（頂點），CATEdge（邊），CATFace（面），CATVolume）。，CATDomain的sub-class有CATWire，CATLoop，CATShell，CATLump等。
展開 Moldex3D模流分析之如何輸出變形結果為模具補償模型
步驟 6：CAD轉換和輸出補償模型的畫面如下。
中國有完全自主的三維幾何建模引擎和幾何約束求解器嗎？
三維CAD系統，是工業核心數據的來源，屬于核心的研發設計類工業軟件。三維 CAD 軟件的兩大底層核心技術：三維幾何建模引擎和幾何約束求解器，目前均面臨嚴重的“卡脖子”風險，嚴重影響我國的技術自主創新以及信息和知識產權安全。
一般來說，國產幾何引擎和約束求解器必須百分百自控，這是基本要求。
CAD 工具建立在幾何內核之上，幾何內核是一個軟件組件，用于定義如何創建模型的幾何圖形。幾何約束求解引擎是公認的CAD參數化設計的關鍵核心技術，是CAD的關鍵基礎組件，技術難度大，可靠性要求極高，目前被國外壟斷。
目前內核市場由1980 年代后期推出的Parasolid和ACIS主導，最新進入市場的內核是1996 年開發的C3D和 1998 年開發的 Convergence Geometric Modeler以及2010年華云三維（華天軟件子公司）開發的DGM，2021年中科大九韶內核AMCAX；它們在 2013 年和 2011 年，2021年作為獨立產品推出。ShapeManager沒有出現在內核許可市場上，2001 年Autodesk明確表示他們不會進入這個業務。 國家內核方面：（1）俄羅斯政府擁有的俄羅斯幾何內核，目前尚不清楚它是否會商用，盡管提供了優于市場上其他內核的獨特功能（2）中國：通過國家重點研發計劃項目牽引，協同攻關核心技術，促進CAD內核專業人才培養，我國多所院校共同對三維CAD幾何引擎卡脖子技術進行攻關，并且開源。
三維幾何建模引擎是三維CAD軟件的造型基礎，當今世界上流行的有德國西門子的Parasolid和法國達索系統的ACIS(CGM)兩大建模引擎，壟斷了絕大多數三維CAD軟件。這兩個引擎都源于美國，目前都由美國的團隊掌控。所有基于這兩個引擎構成的三維CAD軟件，都可能面臨“卡脖子”風險。
展開 梅敬成：國產自主CAE需要國產自主CAD助攻 （國產三維云CAD:CrownCAD)）
我認為一個重要原因，就是缺少自主CAD技術的支持！
早年我做有限元分析的時候，用的是CAE前處理工具先驅 PATRAN，可以自主生成網格，不使用復雜幾何建模工具。但是現在不同了，三維CAD的普及，使得人們不愿意從零開始再建分析模型，因此能夠導入和處理CAD模型就變得十分關鍵。而且即使自主創建分析模型，也是基于先進的CAD內核技術開發的建模功能，以提高建模效率。
國產CAE軟件的前處理，由于沒能使用商用的CAD幾何建模引擎（以前是“成本”原因、現在是“卡脖子”風險），因此CAD模型處理困難、效率低、效果差，滿足不了用戶的要求。導致整體CAE系統也沒法在市場上推廣。
鑒于目前國產自主CAE的研發困境，我們非常希望能夠和廣大的CAE廠商合作，提供完全自主的三維幾何建模引擎DGM，提供我們正在研發的“CrownCAD for CAE”平臺。
三維幾何建模引擎DGM，具備100%源代碼，擁有完全自主知識產權。對標國外高端幾何建模引擎Parasolid和ACIS，并與其兼容。
基于自主內核DGM，我們研發了國內首款、完全自主、基于云架構的三維CAD產品CrownCAD。“CrownCAD for CAE”平臺就是在CrownCAD基礎上構建的一個面向CAE的、基于云架構的前后處理平臺。
“CrownCAD for CAE”平臺以CrownCAD整體框架和基礎建模功能為基礎，加入“模型修復、清理、簡化和理想化”等專業功能，前端專注網格的顯示、編輯以及邊界條件、載荷的定義，服務器端緊密集成專業“網格生成算法”，期待該平臺能夠將CAE軟件研發者從“幾何建模和處理”這件“又臟又累、也不擅長”的工作中解放出來，把精力投入到“網格生成算法”和“求解器”等攻堅任務中去，早日開發出能夠與國外軟件抗衡的國產自主云CAE系統。
展開 CFdesign的一些資料
CFdesign采用各主流CAD軟件的內核，CAD系統的真實模型就是CFdesign的模型；傳統CFD工具通過讀取CAD系統輸出的文件來產生自己的幾何模型，幾何的缺失或失真將不可避免，需要工程師進行大量幾何修復工作。
2. CFdesign已實現與設計過程耦合，作為設計的一個重要環節；傳統CFD強調獨立的CFD分析部門。
3. CFdesign易學易用，為產品設計與開發工程師使用；傳統CFD工具需要相當長的學習周期。
4. CFdesign采用先進的“重疊網格”技術，在計算旋轉機械與運動體等復雜流動問題上，比傳統CFD軟件節省大量的計算時間。
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華云三維CrownCAD 2021
下面是一位大學生用CrownCAD設計了一個簡單的水下潛艇：
附注：
從二維CAD開始到三維CAD/CAM軟件SINOVATION、華天CAD2020，再到CrownCAD云CAD，華天軟件用近30年對國產CAD事業的專注，致力于打造國產自主可控的二、三維CAD產品，服務中國制造的產品創新設計。2016年起，華天軟件就開始基于云架構的CAD研發，并于2019年專門成立子公司華云三維科技有限公司，國家人才工程、三維CAD專家梅敬成博士作為團隊帶頭人，研發命名為 CrownCAD 的云CAD產品。
國產三維CAD華天軟件STNOVATION 幾何造型內核CRUX IV 解析
華天軟件 SINOVATION 9.1 自主可控三維CAD內核CRUX IV 歷史由來
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 ）
梅敬成：打造自主可控的高端工業軟件SINOVATION 9.0 （華天軟件）
梅敬成博士從事CAD/CAM領域研究20余年，掌握核心技術。在CAD/CAM方面取得了巨大突破。通過改進算法，華天軟件在梅博士的帶領下，開發出了國產高端CAD/CAM系統SINOVATION，讓國產三維CAD技術提升數年。目前SINOVATION已有9個大版本，模具特色功能使模具設計從一周或幾周的時間，減少到一天或幾個小時。針對航天的超大數模讀取、高性能瀏覽、數據交換等復雜難題，梅敬成博士帶領團隊，研發出自主產權的三維輕量化瀏覽器SView。目前SView的累計下載量超過400萬，其中25%用戶是企業主，覆蓋全國34個省市以及20多個國家。
展開 CFdesign的一些資料
CFdesign采用各主流CAD軟件的內核，CAD系統的真實模型就是CFdesign的模型；傳統CFD工具通過讀取CAD系統輸出的文件來產生自己的幾何模型，幾何的缺失或失真將不可避免，需要工程師進行大量幾何修復工作。
2. CFdesign已實現與設計過程耦合，作為設計的一個重要環節；傳統CFD強調獨立的CFD分析部門。
3. CFdesign易學易用，為產品設計與開發工程師使用；傳統CFD工具需要相當長的學習周期。
4. CFdesign采用先進的“重疊網格”技術，在計算旋轉機械與運動體等復雜流動問題上，比傳統CFD軟件節省大量的計算時間。
了解更多CFdesign特征：http://www.sheenray.com/jswz-2.pd
CFdesign在具有良好的運動模型計算功能，平動、轉動、多自由度運動多種運動模型，對于各種離心式、容積式的泵、壓縮機、風機可以進行快速的仿真分析。
了解更多CFdesign在泵，壓縮機，風機等旋轉機械中的應用：http://www.sheenray.com/jswz-5.pdf
CFdesign在通用的機械零部件比如閥門、換熱器、噴頭噴嘴中也有大量的應用。由于CFdesign計算起來比較快，尤其在方案設計階段可以對大量方案進行篩選。
Roush在某排氣歧管項目的概念設計階段使用CFdesign進行方案選型。對3個設計方案進行了28次分析模擬，在優選出最佳方案以后，進行了實物模擬。整個項目，從CAD建模到最后開模只用了4周時間。最終方案的排氣歧管不僅減少了重量、各支路流量更加均衡。
展開 『轉貼』Upfront CFD-前沿CFD
但傳統CFD技術的應用對企業要求很高，企業需配備CFD的專業人才，而且傳統CFD軟件大多對CAD的幾何模型要求極高，工程師需要花大量的時間進行幾何轉換和修補工作。另外，傳統CFD的應用耗時費力，要求很長的研發周期。很多著名企業的研發中心大都如此應用CFD技術。對于中小企業，應用CFD技術還是一種奢望。然而，殘酷的競爭環境要求產品性能的提高，同時又要求產品開發周期的縮短。“前沿”CFD是解決上述難題的一條有效途徑。
“前沿”CFD是指在產品開發進入樣機試驗前的開發設計初期就將流動和熱分析模擬集成于CAD環境中，主要使用者是多任務的機械工程師。這意味著企業不需要特定的CFD或CAE專家來解決流動和熱問題。
“前沿”CFD工具與傳統CFD軟件的區別：
? “前沿”CFD采用各主流CAD軟件的內核，CAD系統的真實模型就是“前沿”CFD的模型；傳統CFD工具通過讀取CAD系統輸出的文件來產生自己的幾何模型，幾何的缺失或失真將不可避免，需要工程師進行大量幾何修復工作
? “前沿”CFD已實現與設計過程耦合，作為設計的一個重要環節；傳統CFD強調獨立的CFD分析部門
? “前沿”CFD易學易用，為產品設計與開發工程師使用；傳統CFD工具需要相當長的學習周期
? “前沿”CFD采用先進的“重疊網格”技術，在計算旋轉機械與運動體等復雜流動問題上，比傳統CFD軟件節省大量的計算時間
“前沿”CFD工具與模型試驗的關系：
? “前沿”CFD對大量設計方案進行分析，選出最佳方案進行模型試驗。
展開 Upfront CFD-前沿CFD
但傳統CFD技術的應用對企業要求很高，企業需配備CFD的專業人才，而且傳統CFD軟件大多對CAD的幾何模型要求極高，工程師需要花大量的時間進行幾何轉換和修補工作。另外，傳統CFD的應用耗時費力，要求很長的研發周期。很多著名企業的研發中心大都如此應用CFD技術。對于中小企業，應用CFD技術還是一種奢望。然而，殘酷的競爭環境要求產品性能的提高，同時又要求產品開發周期的縮短。“前沿”CFD是解決上述難題的一條有效途徑。
“前沿”CFD是指在產品開發進入樣機試驗前的開發設計初期就將流動和熱分析模擬集成于CAD環境中，主要使用者是多任務的機械工程師。這意味著企業不需要特定的CFD或CAE專家來解決流動和熱問題。
“前沿”CFD工具與傳統CFD軟件的區別：
? “前沿”CFD采用各主流CAD軟件的內核，CAD系統的真實模型就是“前沿”CFD的模型；傳統CFD工具通過讀取CAD系統輸出的文件來產生自己的幾何模型，幾何的缺失或失真將不可避免，需要工程師進行大量幾何修復工作
? “前沿”CFD已實現與設計過程耦合，作為設計的一個重要環節；傳統CFD強調獨立的CFD分析部門
? “前沿”CFD易學易用，為產品設計與開發工程師使用；傳統CFD工具需要相當長的學習周期
? “前沿”CFD采用先進的“重疊網格”技術，在計算旋轉機械與運動體等復雜流動問題上，比傳統CFD軟件節省大量的計算時間
“前沿”CFD工具與模型試驗的關系：
? “前沿”CFD對大量設計方案進行分析，選出最佳方案進行模型試驗。
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