三維幾何建模引擎的案例
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？
2004年4月6日，國內知名CAD/CAM軟件廠商CAXA與美國三維創新協同技術的領導者IronCAD公司在北京西苑飯店隆重舉行簽約儀式，正式宣布實施公司合并重組，共同進入PLM領域。
官網：3D CAD實體設計中國自主的CAD/PLM/MES工業軟件
這幾年工業軟件的備受國家對重視和投資界的追捧，三維CAD的發展也涌現了OEM模式，尤其是OEM SolidEdge, 比如杭州新迪購買了SolidEdge源代碼，也不包含SolidEdge底層兩大核心組件的源代碼: 三維幾何建模引擎Parasolid和幾何約束求解器DCM 。
也就是說，通過引進和收購，國內有兩個擁有源代碼的三維幾何建模引擎：華天軟件的CRUX 和廣州中望的 overdrive.不過這兩個引擎都是源自國外的技術。
另外上面引進和收購的產品使用的幾何約束求解器都是西門子的DCM，都沒有自己的幾何約束求解器。
那么中國究竟有沒有完全自主的三維幾何建模引擎和幾何約束求解器呢？
嚴格地說，完全自主的三維幾何建模引擎，目前有且僅有一個，那就是華天軟件的三維幾何建模引擎DGM(Diamond Geometry Modeler) 。國內高校和研究單位研發了幾個自主建模引擎，比如清華大學的GEMS, 但是目前未進入商用、且被三維CAD軟件采用、因此能夠被使用和驗證的，只有華天軟件的 DGM。（注釋：中望悟空計劃執行中，目前OGM離商用有點遠！）
完全自主的幾何約束求解器，目前也是有且僅有一個，那就是華天軟件的幾何約束求解器 DCS (Diamond Constraint Solver) 。
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 國內自主工業軟件的引領者，自主生態的構建者三維云CAD:CrownCAD
國內首款云架構的三維CAD平臺 CrownCAD發布會 #梅敬成# # 助力國產操作系統！國內首款云CAD：CrownCAD#
1.云CAD：CrownCAD
CrownCAD在CAD關鍵技術上實現國產自主，為中國制造業的創新提供堅實保障，其對于中國制造業具有里程碑意義。
國內首款基于云架構的三維CAD平臺CrownCAD包含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，發布會上梅敬成博士對四大產品進行了詳細介紹。
針對高端制造業的“卡脖子”需求，CrownCAD提供了完全自主研發的兩大CAD核心技術：三維幾何建模引擎DGM和幾何約束求解器DCS。三維幾何建模引擎是三維CAD軟件的核心和基礎組成部分。DGM（ Diamond Geometry Modeler ）是完全自主研發且能夠獨立對外集成的三維幾何建模引擎，提供與國際主流建模引擎兼容的API接口。幾何約束求解器是三維CAD參數化設計的基礎組件，用于求解尺寸和幾何約束，實現二維、三維的參數化設計，在草圖、工程圖、三維裝配、運動仿真中廣泛應用。DCS（ Diamond Constraint Solver）是完全自主研發的二維、三維約束求解引擎，提供與國際商用約束求解器兼容的API接口。兩大核心技術可以讓企業獨立使用，并按照企業的業務特點進行深度定制。
打個比方:三維內核相當于飛機機體，求解器相當于發動機，動力沙皇。高校不做求解器，是因為在學術上的性價比低，工具研發不能算科研；而企業不做求解器，根本上是覺得這是一個浩大而困難的工程，技術實力根本不可能做得到。
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)）
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 
三維CAD核心技術及發展趨勢
CSG建模法，一個物體被表示為一系列簡單的基本物體（如立方體、圓柱體、圓錐體等）的布爾操作的結果，數據結構為樹狀結構。而B-Rep的一個物體被表示為許多曲面（例如面片，三角形，樣條）粘合起來形成封閉的空間區域，按照體－面－環－邊－點的層次，詳細記錄了構成形體的所有幾何元素的幾何信息及其相互連接的拓撲關系。
形體的表示方法
類別
優點
缺點
CSG
造型簡單，易實現，可轉換成其他表示方法，便于用戶輸入形體
不能直接獲取形體幾何元素的信息
B-Rep
記錄了實體所有幾何和拓撲信息
缺乏實體生成過程信息，數據存儲量大
二、核心技術及難點
（1）三維幾何建模引擎
幾何要素多
功能多：拉伸、旋轉、掃掠、放樣、填充、橋接、布爾等
魯棒、精確且高效
對參數化的支持：特征建模、拓樸命名
兼容性、可擴展性
（2）幾何約束求解器
包括草圖中的2D幾何約束求解器，裝配中的3D幾何約束求解器。
展開 俄羅斯三維建模引擎：C3D內核
除三維建模器外，該引擎還包括二維繪圖和草圖繪制、三維曲面和實體建模、參數化約束以及到大多數主要格式的轉換。
戈洛瓦諾夫說，該團隊正在繼續對C3D建模器進行改進。特別是，他說，他們正專注于內核的直接建模功能，以實現混合工作流。他們也在改進它以導入STL和VRML。目前，C3D讀取STEP、IGES、X_T（Parasolid）和SAT（ACIS），并寫入STEP、IGES、X_T（Parasolid）、SAT（ACIS）、STL和VRML。C3D支持Windows 32位和64位以及Linux 64位。這家新興公司的員工將C3D視為小型公司新一代設計工具的推動者。除了三個月的免費評估期外，他們還提供慷慨的支持。他們有早期顧客。除了用于其母公司的Kompas 3D產品外，俄羅斯Esprit CAM分銷商ZAO“LO CNITI”也在使用C3D，并將其作為Bazis中心的家具設計工具。
C3D Modeler執行構建二維草圖和全尺寸三維模型所需的所有幾何計算。它使用邊界表示（b-rep）方法定義形狀并基于三維實體構建幾何模型。對于合成三維實體，它使用曲面和曲線。在創建更復雜的部件之前，它會將生成的三維實體編組為構建塊。
除了b-Rep之外，C3D Modeler還支持幾何模型的多邊形表示。內核通過三角剖分建立多邊形三維模型。邊界表示和多邊形模型的總體結構完全相同，但多邊形模型通常由近似的板形和多邊形形狀的項組成，因此便于進行計算和生成可視化效果。
當實體和框架構建到幾何模型中時，它們會生成單獨的構建日志。系統記錄所有采用的方法、采取的順序和輸入的數據。日志使以后編輯幾何圖形，然后使用新參數重建模型變得更容易。有關對象幾何體（以曲面、曲線和點的形式）的詳細信息保存在模型對象的拓撲元素中，如面、邊和頂點。
展開 國內首款基于云架構的三維CAD：CrownCAD，設計師們歡呼吧！（2021年9月8日正式發布）
在努力追趕國際先進水平9年后，國內首款完全自主可控的新一代基于云架構的三維CAD產品——CrownCAD，將于2021年9月8日正式發布。將“工業大腦”搬上云端，打開網頁就能進行產品三維設計，CrownCAD或將實現“換道超車 ”。
國產三維云CAD:CrownCAD 通過 Web 瀏覽器將它們帶給用戶，從而提供最流行和最需要的云功能——數據存儲和管理、3D 可視化、通信和協作。可以在CrownCAD 平臺上開發應用程序，以提供更復雜和特定的用戶功能，例如在 Web 上建模，編輯和分析 3D 模型，CAE有限元，以及二次開發。由于被許可方可獲得 CrownCAD的附加價值，這些應用程序的開發速度比平時快得多。
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，在CAD關鍵技術上實現國產自主，很大程度上使中國制造業不再受制于人，為中國制造業的創新提供堅實保障。
CrownCAD的使用非常靈活，不僅對成熟的公司而且對雄心勃勃的初創企業都具有吸引力。
結合了許多典型的工程功能，如可視化和創作 3D 模型，以及調度用戶請求和數據存儲的云能力。雖然 3D 模型的所有計算都是在云服務器上進行的，但用戶可以訪問 3D 模型的表示，并可以通過 WebGL 和 Typescript/Javascript 在基于 Web 瀏覽器的應用程序中導航和操作它。在實時協作期間提供對模型的即時操作，具有適合大公司的可擴展性。
三維CAD平臺CrownCAD技術。它是一個多用戶平臺，專為協作工作而設計，專為在私有云和公共云上工作而設計。
展開 ABAQUS三維Voronoi晶體幾何建模
材料晶體塑性理論與細觀尺度上晶體幾何模型相融合的模擬方法為探究材料在塑性變形過程中的行為機制以及晶體材料優化開辟了新途徑。本案例演示在CAD軟件內通過Voronoi建立晶體三維模型，并將模型導入到Abaqus CAE內，完成晶體材料的有限元建模。
在AutoCAD軟件內，采用CAD_Voronoi V1.0.1插件建立晶體結構三維模型，并將整個模型導出為.iges格式文件備用。
CAD_Voronoi V1.0.1插件
將導出的Voronoi模型文件以部件的形式導入到ABAQUS內。
插件可建立包含晶界的模型，在Abaqus內將晶格及晶界分別賦值不同材料。
也可建立無晶界模型，對不同晶格分別指派材料。
可將Voronoi晶體部件進行裝配。
及完成網格劃分等操作。
展開 Abaqus纖維混凝土3D 泡沫混凝土 三維隨機幾何 三維混凝土細觀 多面體骨料建模
模型實例
以下是Abaqus內纖維混凝土的模型，纖維是采用三維圓柱體模擬的，混凝土內的骨料采用的是實體的球體。纖維及骨料均可設置不同的尺寸，并且各類型的數目不受限制，即可設置多種纖維及球體骨料大小。
研究進展
在Abaqus內建立混凝土細觀模型，如鋼纖維混凝土、不干涉球體骨料、多面體骨料模型等，是進行混凝土性能研究的主流方法之一。而在進行Abaqus混凝土細觀模擬時，隨機骨料及隨機纖維等幾何模型的構件是主要的難點所在。
為了在Abaqus內建立混凝土模型，有學者采用Abaqus命令的方式，但這需要有一定的程序設計基礎，并且需要反復改參、調試，極為不便。也有采用Abaqus混凝土建模插件實現的方式，這極大的節省了模型建立的耗時，如Abaqus混凝土多邊形或Abaqus混凝土三維球體骨料插件等，但其實現的模型較為簡單，幾何模型單一。
建模方案
這里介紹一種通過AutoCAD軟件建立纖維混凝土三維模型后導入到Abaqus內的方式。可實現多種混凝土模型的快速構建。CAD導入Abaqus的方法簡單，將CAD文件輸出為.sat格式，然后在Abaqus內選擇導入部件，選擇對應的.sat文件即可。
下面是通過該方法建立的Abaqus隨機幾何模型。
插件介紹
本插件可以生成多種形式的隨機三維幾何，用于Abaqus混凝土模型的建立，也可用于再生骨料混凝土、泡沫混凝土、加氣混凝土等方面。理論上講，只要幾何存在相似性，可進行模型簡化的，均可采用這種方式進行建模。
插件的詳細介紹及下載見下方鏈接：
CAD隨機幾何3D插件
展開 云端設計 協同分享——國內首款基于云架構的三維CAD平臺CrownCAD即將發布
近日獲悉，山東山大華天軟件有限公司將于2021年9月8日正式發布國內首款基于云架構的三維CAD平臺CrownCAD。
據了解，2016年華天軟件開始探索研究云架構CAD，2019年華天軟件組建了山東華云三維科技有限公司，在“國家人才工程”入選者、CAD領域知名專家梅敬成博士帶領下，專注打造國內首款、完全自主可控，基于云架構的三維CAD平臺CrownCAD，這大大加快攻克CAD“卡脖子”問題的進度。
CrownCAD產品于2020年4月、7月分別進行兩輪公測，受到中國制造業的廣泛關注，在業內引起了不錯的反響，備受設計師的期待。歷經數十年核心技術攻關、五大版本迭代，CrownCAD打磨出世。
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，在CAD關鍵技術上實現國產自主，很大程度上使中國制造業不再受制于人，為中國制造業的創新提供堅實保障。
作為一種廣泛使用的基礎工業軟件，走向云應用的CrownCAD將會帶來哪些振奮人心的應用：
如何讓CAD設計師實現真正意義上的“無處不在，人人能用”？
如何為中小微企業實現一站式研發設計和管理服務？
是否能為安全性要求高的企業提供安全可控的國產化應用環境？
這些疑問，都將在9月8日發布會當天由梅敬成博士為您逐一揭曉。
展開 abaqus的三維幾何體建模插件(線條/圓柱/橢球/球體)--Abaqus Geometry 2.0
幾何建模插件v1.0的介紹鏈接:
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1861928
1. 二維骨料填充模型
1.1 矩形骨料填充模塊
用于在矩形邊界內填充矩形骨料，矩形骨料長度可按范圍指定，同時可控制矩形骨料間的最 小間距(如果為負數，則表示矩形可相交)。
圖1.1 二維矩形骨料填充模塊
1.2 橢圓骨料填充模塊
用于在矩形邊界內填充橢圓骨料。
圖1.2 二維橢圓骨料填充模塊
1.3 圓形骨料填充模塊
1.3.1 矩形邊界圓形骨料填充模塊
用于在矩形邊界內填充圓形骨料，支持指定圓形骨料尺寸范圍。
圖1.3 二維圓形骨料填充模塊(矩形邊界)
1.3.2 圓形邊界圓形骨料填充模塊
用于在圓形邊界內填充圓形骨料，支持指定圓形骨料尺寸范圍。
圖1.4 二維圓形骨料填充模塊(圓形邊界)
1.3.3 雙層圓形骨料填充模塊
用于在矩形邊界內填充雙層圓形骨料，每一種尺寸骨料可帶一個偏置層（如指定0，則表示不附加偏置層）。
圖1.5 二維雙層圓形骨料填充模塊
2. 三維骨料填充模型
2.1 纖維填充模塊
用于在長方體邊界內隨機填充纖維，可控制纖維長度在某一范圍內變化，同時可控制纖維間的最小間距。
圖2.1 三維纖維填充模塊
2.2 圓柱骨料填充模塊
用于在長方體邊界內隨機填充圓柱骨料，可控制骨料長度在某一范圍內變化，同時可控制圓柱骨料間的最小間距。
圖2.1 三維圓柱骨料填充模塊
2.3 橢球骨料填充模塊
用于在長方體邊界內隨機填充橢球骨料，可控制橢球骨料間的最小間距。
展開 
基于abaqus的三維幾何體建模插件(線條/圓柱/橢球/球體)--Abaqus Geometry
Wire Geom模塊
Wire Geom模塊：在長方體內部創建線幾何，可控制線條的長度范圍和兩線條之間的最小距離。
Wire Geom模塊用戶輸入界面如下：
圖1.1 Wire Geom模塊用戶界面
2. Cylinder Geom模塊
Cylinder Geom模塊包括：在長方體內部創建圓柱，可控制圓柱的長度范圍、半徑及圓柱之間的最小距離。
Cylinder Geom模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：
圖2.1 Cylinder Geom模塊用戶輸入界面
3. Ellipsoid Geom模塊
Ellipsoid Geom模塊：在長方體內部創建橢球，可控制橢球的長短軸和橢球之間的最小距離。
Ellipsoid Geom模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：
圖3.1 Ellipsoid Geom模塊用戶輸入界面
4. Sphere Geom模塊
Sphere Geom模塊：在長方體內部創建橢球，可控球的半徑和球之間的最小距離。
Sphere Geom模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：
圖4.1 Sphere Geom模塊用戶輸入界面
5. 模型示例
插件可生成模型類型如下：
圖(a) 線條模型
圖(b) 橢球模型
圖(c) 橢球嵌入模型
圖(d) 橢球切割模型
圖5.1 模型示例
如有需要歡迎通過微信公眾號或者V聯系我們.
公眾號: 320科技工作室
VX: CAE320
展開 abaqus三維幾何體建模插件(包括多面體和混合顆粒)V3.0
[圖片]
新迪3D非自研產品，天工CAD尚未落地
新迪3D非自研產品，天工CAD尚未落地
1、新迪3D建模引擎和幾何約束求解器未論述
CAD設計軟件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。當前國際上已推出了5個主流平臺，這就是 Spatial/ACIS、UGS/ Parasolid、PTC/Granite one、 Catia/CAA和Autodesk/ Shape manager。
山東華云三維科技有限公司旗下的三維建模設計云平臺CrownCAD擁有完全自主兩大關鍵核心技術“三維幾何建模引擎 DGM”、“幾何約束求解器 DCS”。廣州中望龍騰軟件股份有限公司發布的Cloud3D云原生設計仿真一體化協同平臺采用自主三維幾何建模內核（OGM）、自主約束求解器（ZWGCM）。北京數碼大方科技股份有限公司的CAXA 3D實體設計支持自主幾何引擎以及Parasolid、ACIS成熟的商用幾何引擎；山東山大華天軟件有限公司旗下的SINOVATION有自主知識產權幾何內核CRUX IV。
當然數碼大方CAXA 3D是合并重組美國IRONCAD獲得軟件源代碼，中望3D是收購美國VX CAD/CAM獲得軟件源代碼，華天Sinovation購買日本UEL公司CADmeister軟件源代碼。上面的設計軟件均實現了源代碼級別的自主可控！而CrownCAD、Cloud3D分別是華天、中望消化吸收后，自研推出的云設計平臺，登錄網頁即可設計，剛起步穩定性和功能均較差。
2、新迪3D領軍人才和技術團隊弱
新迪數字的首席科學家葉修梓沒有類似華天軟件CTO梅敬成、重慶勵頤拓軟件首席科學家馮志強那樣明顯可查的獨特算法、軟件開發成果。且根據天眼查，新迪數字參保人員僅為28人，實繳資本僅為364萬元，遠遠比不上華天軟件、中望軟件，不足以支撐開發龐大復雜、功能穩定全面的軟件。
展開 中望3D 2021版正式發布，強！
6月30日，中望軟件自主研發的三維CAD/CAM一體化軟件——中望3D正式發布了2021版，通過持續對底層算法的優化，進一步增強了中望3D2021的健壯性和穩定性，新版本同步改進了界面和操作流程，使得用戶的設計體驗更為友好，以匹配用戶日益復雜的設計挑戰，為加快企業用戶產品設計開發周期提供強有力的支撐。
中望3D是中望軟件基于自主核心技術的三維幾何建模引擎Overdrive研發而成的國產三維CAD/CAM一體化軟件，具備專業的“曲面造型、實體建模、模具設計、裝配、鈑金、工程圖、2-5軸加工”等功能模塊，其內核技術Overdrive與ACIS、Parasolid、CGM、Granite是國際上五大主流三維CAD/CAM平臺內核技術，也是目前國內少有的由中望擁有自主知識產權、并經過大量工業生產驗證的三維幾何建模內核技術。得益于自主核心幾何建模引擎技術，中望3D獨創的混合建模技術能夠支持各類自由曲面及實體設計，建模精度高，幅度大，同時也為軟件的能力邊界拓展提供強大的支撐。
本次發布的中望3D2021，基于內核技術的優勢，中望中美研發團隊通過優化內核算法實現了中望3D2021建模精度的大幅提升，建模精度支持10-4到10-5次方，建模正確性更高。軟件在運行速度和功能方面也有較大幅度的增強，更好地滿足企業用戶長時間、高度復雜化的建模設計需求，幫助提升設計生產效率。
中望3D 2021—摩托車建模
測試過新版的用戶均表示，對比舊版，新版中望3D2021的交互性也更為友好，例如設計建模新增了命令搜索功能，用戶可以很方便地通過關鍵字快速找到所需的命令，而映射鍵功能可以將某些公共操作以映射鍵的形式記錄下來，為用戶節省更多時間，從而提高設計效率，其他新增建模功能還包括基準軸、基準坐標系，支持G2圓角等。
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