由于西方發達國家起步早，中國在CAD、CAE等大型設計仿真類工業軟件上受制于人。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，研發了國內首家基于等幾何分析的建模仿真優化一體化軟件平臺iGamev1.0，有望在高端制造智能化設計上提供 “國產解決方案”，突破目前工業軟件中幾何設計與物理性能分析割裂的現狀。
作為大型、精密設備智能設計制造的前置流程，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軟件設計了一個數字化飛機模型，肯定不能直接投入生產，而需要通過CAE仿真軟件對其進行各種功能分析，驗證優化之后才能開始生產制造。”
而由于這兩個領域用的描述語言不同，需要將CAD的語言翻譯成CAE領域所需要的語言。由于CAD設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。等幾何分析技術就好比在CAD和CAE兩個高樓大廈間架起一座橋梁，實現兩個領域數據的無縫銜接。
徐崗團隊是國內最早開展等幾何分析研究隊伍之一。目前，該團隊以一系列關鍵理論和技術突破，逐步攻克 “等幾何分析”的應用堡壘，并設立了技術 “護城河”。復雜產品的計算域高質量參數化則是困擾等幾何分析方法向前發展的關鍵瓶頸問題之一。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化”這一研究方向，創新性地提出了約束優化、變分調和映射、邊界重新參數化等一系列構造高質量計算域參數化的理論和方法，并解決了復雜拓撲區域的參數化難題，為任意復雜計算域的參數化問題提供了基本框架；相關三篇論文入選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域的TOP期刊CMAME和計算機輔助設計領域的TOP期刊CAD近五年所發表論文中引用次數最多的論文列表；對于具有一致拓撲的CAD數字幾何模型，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網絡的等幾何分析重用方法，提高了體參數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，基于體細分關鍵理論創新成果，提出了面向復雜CAD模型的等幾何外形設計、功能分析、結構優化一體化框架，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有理論技術積累，正在研發國內首款基于等幾何分析的三維幾何建模仿真優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。”徐崗指導的博士研究生、杭電形流數智仿真工作室負責人謝津說。
據了解，徐崗所指導的形流數智團隊，師生成員近60名，基于團隊在等幾何分析領域的創新成果，徐崗2016年曾獲得全國首屆幾何設計與計算青年學者獎，謝津2021年獲得全國首屆CAD&CG優秀學生獎，相關工作得到國家自然科學基金重點項目、國家重點研發計劃課題、國家數值風洞重大工程課題以及浙江省重點研發計劃項目資助，在精密零件智能設計、軟體機器人仿真，生物醫學領域時變流場仿真以及虛擬試衣仿真系統研發等多方面形成了一系列產業落地。（程振偉 戴英 周景林）
轉自：中國工業報
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