杭電團隊攻克工業(yè)軟件“語言鴻溝”難題

　　由于西方發(fā)達國家起步早，中國在CAD、CAE等大型設(shè)計仿真類工業(yè)軟件上受制于人。近日，杭州電子科技大學計算機學院徐崗教授團隊，以在等幾何分析上的核心理論和實踐成果，逐步解決CAD、CAE“語言連接融通”難題，研發(fā)了國內(nèi)首家基于等幾何分析的建模仿真優(yōu)化一體化軟件平臺iGamev1.0，有望在高端制造智能化設(shè)計上提供 “國產(chǎn)解決方案”，突破目前工業(yè)軟件中幾何設(shè)計與物理性能分析割裂的現(xiàn)狀。

　　作為大型、精密設(shè)備智能設(shè)計制造的前置流程，CAD和CAE軟件兩者之間，一直以來有個 “語言鴻溝”。

　　徐崗打個比方說，“比如你在電腦上用CAD軟件設(shè)計了一個數(shù)字化飛機模型，肯定不能直接投入生產(chǎn)，而需要通過CAE仿真軟件對其進行各種功能分析，驗證優(yōu)化之后才能開始生產(chǎn)制造。”

　　而由于這兩個領(lǐng)域用的描述語言不同，需要將CAD的語言翻譯成CAE領(lǐng)域所需要的語言。由于CAD設(shè)計出來的模型十分復雜，這個翻譯過程一般無法直接通過電腦自動完成，需要人工翻譯，不僅費時費力，甚至有可能出現(xiàn)無法翻譯的情況。

　　2005年，美國三院院士托馬斯·休斯首先提出等幾何分析的理念。等幾何分析技術(shù)就好比在CAD和CAE兩個高樓大廈間架起一座橋梁，實現(xiàn)兩個領(lǐng)域數(shù)據(jù)的無縫銜接。

　　徐崗團隊是國內(nèi)最早開展等幾何分析研究隊伍之一。目前，該團隊以一系列關(guān)鍵理論和技術(shù)突破，逐步攻克 “等幾何分析”的應用堡壘，并設(shè)立了技術(shù) “護城河”。復雜產(chǎn)品的計算域高質(zhì)量參數(shù)化則是困擾等幾何分析方法向前發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸問題之一。徐崗在國際上最早開始了這一問題的研究，開辟了 “適合分析的計算域參數(shù)化”這一研究方向，創(chuàng)新性地提出了約束優(yōu)化、變分調(diào)和映射、邊界重新參數(shù)化等一系列構(gòu)造高質(zhì)量計算域參數(shù)化的理論和方法，并解決了復雜拓撲區(qū)域的參數(shù)化難題，為任意復雜計算域的參數(shù)化問題提供了基本框架；相關(guān)三篇論文入選ESI熱點論文和高被引論文，SCI他引均達到百余次，曾分別入選計算機輔助工程領(lǐng)域的TOP期刊CMAME和計算機輔助設(shè)計領(lǐng)域的TOP期刊CAD近五年所發(fā)表論文中引用次數(shù)最多的論文列表；對于具有一致拓撲的CAD數(shù)字幾何模型，提出了“分析重用”這一概念，并給出了基于預計算及深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的等幾何分析重用方法，提高了體參數(shù)化與等幾何分析求解的效率，可推動等幾何分析方法在實際工程中的應用。此外，基于體細分關(guān)鍵理論創(chuàng)新成果，提出了面向復雜CAD模型的等幾何外形設(shè)計、功能分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化一體化框架，有望進一步提升等幾何分析方法的應用廣度。

　　“目前我們基于團隊現(xiàn)有理論技術(shù)積累，正在研發(fā)國內(nèi)首款基于等幾何分析的三維幾何建模仿真優(yōu)化一體化自主可控軟件平臺iGame，并已與中國空氣動力研究與發(fā)展中心、航天五院、吉利汽車、中物院、新迪CAD軟件、溫州東蒙集團等單位開展了廣泛深入的合作，已跨出從理論到實踐的重要一步?！毙鞃徶笇У牟┦垦芯可⒑茧娦瘟鲾?shù)智仿真工作室負責人謝津說。

　　據(jù)了解，徐崗所指導的形流數(shù)智團隊，師生成員近60名，基于團隊在等幾何分析領(lǐng)域的創(chuàng)新成果，徐崗2016年曾獲得全國首屆幾何設(shè)計與計算青年學者獎，謝津2021年獲得全國首屆CAD&CG優(yōu)秀學生獎，相關(guān)工作得到國家自然科學基金重點項目、國家重點研發(fā)計劃課題、國家數(shù)值風洞重大工程課題以及浙江省重點研發(fā)計劃項目資助，在精密零件智能設(shè)計、軟體機器人仿真，生物醫(yī)學領(lǐng)域時變流場仿真以及虛擬試衣仿真系統(tǒng)研發(fā)等多方面形成了一系列產(chǎn)業(yè)落地。（程振偉 戴英 周景林）

　　轉(zhuǎn)自：中國工業(yè)報

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