杭電團(tuán)隊(duì)攻克工業(yè)軟件“語(yǔ)言鴻溝”難題

　　由于西方發(fā)達(dá)國(guó)家起步早，中國(guó)在CAD、CAE等大型設(shè)計(jì)仿真類工業(yè)軟件上受制于人。近日，杭州電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院徐崗教授團(tuán)隊(duì)，以在等幾何分析上的核心理論和實(shí)踐成果，逐步解決CAD、CAE“語(yǔ)言連接融通”難題，研發(fā)了國(guó)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(tái)iGamev1.0，有望在高端制造智能化設(shè)計(jì)上提供 “國(guó)產(chǎn)解決方案”，突破目前工業(yè)軟件中幾何設(shè)計(jì)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(jì)制造的前置流程，CAD和CAE軟件兩者之間，一直以來(lái)有個(gè) “語(yǔ)言鴻溝”。

　　徐崗打個(gè)比方說(shuō)，“比如你在電腦上用CAD軟件設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)字化飛機(jī)模型，肯定不能直接投入生產(chǎn)，而需要通過(guò)CAE仿真軟件對(duì)其進(jìn)行各種功能分析，驗(yàn)證優(yōu)化之后才能開始生產(chǎn)制造?！?/p>

　　而由于這兩個(gè)領(lǐng)域用的描述語(yǔ)言不同，需要將CAD的語(yǔ)言翻譯成CAE領(lǐng)域所需要的語(yǔ)言。由于CAD設(shè)計(jì)出來(lái)的模型十分復(fù)雜，這個(gè)翻譯過(guò)程一般無(wú)法直接通過(guò)電腦自動(dòng)完成，需要人工翻譯，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，甚至有可能出現(xiàn)無(wú)法翻譯的情況。

　　2005年，美國(guó)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(gè)高樓大廈間架起一座橋梁，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)的無(wú)縫銜接。

　　徐崗團(tuán)隊(duì)是國(guó)內(nèi)最早開展等幾何分析研究隊(duì)伍之一。目前，該團(tuán)隊(duì)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(yīng)用堡壘，并設(shè)立了技術(shù) “護(hù)城河”。復(fù)雜產(chǎn)品的計(jì)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(wèn)題之一。徐崗在國(guó)際上最早開始了這一問(wèn)題的研究，開辟了 “適合分析的計(jì)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(jì)算域參數(shù)化的理論和方法，并解決了復(fù)雜拓?fù)鋮^(qū)域的參數(shù)化難題，為任意復(fù)雜計(jì)算域的參數(shù)化問(wèn)題提供了基本框架；相關(guān)三篇論文入選ESI熱點(diǎn)論文和高被引論文，SCI他引均達(dá)到百余次，曾分別入選計(jì)算機(jī)輔助工程領(lǐng)域的TOP期刊CMAME和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(duì)于具有一致拓?fù)涞腃AD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(yù)計(jì)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(dòng)等幾何分析方法在實(shí)際工程中的應(yīng)用。此外，基于體細(xì)分關(guān)鍵理論創(chuàng)新成果，提出了面向復(fù)雜CAD模型的等幾何外形設(shè)計(jì)、功能分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化一體化框架，有望進(jìn)一步提升等幾何分析方法的應(yīng)用廣度。

　　“目前我們基于團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有理論技術(shù)積累，正在研發(fā)國(guó)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(tái)iGame，并已與中國(guó)空氣動(dòng)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(tuán)等單位開展了廣泛深入的合作，已跨出從理論到實(shí)踐的重要一步?！毙鞃徶笇?dǎo)的博士研究生、杭電形流數(shù)智仿真工作室負(fù)責(zé)人謝津說(shuō)。

　　據(jù)了解，徐崗所指導(dǎo)的形流數(shù)智團(tuán)隊(duì)，師生成員近60名，基于團(tuán)隊(duì)在等幾何分析領(lǐng)域的創(chuàng)新成果，徐崗2016年曾獲得全國(guó)首屆幾何設(shè)計(jì)與計(jì)算青年學(xué)者獎(jiǎng)，謝津2021年獲得全國(guó)首屆CAD&CG優(yōu)秀學(xué)生獎(jiǎng)，相關(guān)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、國(guó)家數(shù)值風(fēng)洞重大工程課題以及浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目資助，在精密零件智能設(shè)計(jì)、軟體機(jī)器人仿真，生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域時(shí)變流場(chǎng)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(guó)工業(yè)報(bào)

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