结构仿真软件StructAPP:双引擎网格划分 + 一体化前后处理框架 V2.0 正式发布

让复杂结构分析变得简单高效

在工程仿真领域，前处理耗时占比高达70% 的痛点长期困扰着广大工程师。今天，我们正式推出新一代结构软件前后处理框架——一个集几何建模、双引擎网格划分、科学计算可视化于一体的完整解决方案。

一、框架概览：一体化设计，重新定义仿真工作流

传统结构仿真软件往往面临三大困境：前处理效率低、网格质量不可控、求解器集成困难。我们的框架从底层重构了前后处理架构，打造了一条完整的数据闭环。

核心亮点一览：

二、几何建模：从草图到装配体的完整工具链

几何建模模块提供了从二维草图到三维装配体的完整建模能力，让用户无需在多个软件之间反复切换。

核心功能包括：

• 参数化特征建模：支持拉伸、旋转、扫掠、放样等基础特征，所有尺寸均可参数化定义，支持公式驱动建模，修改参数后模型自动更新

• 布尔运算：提供并集、差集、交集三种布尔操作，轻松处理复杂几何体的组合与切割

• 模型修复工具：自动检测并修复导入模型中的缝隙、重叠面、非流形边等问题，大幅减少几何清理时间

• 多格式兼容：支持STEP、IGES、STL、BREP等主流CAD格式的双向转换

• 特征树管理：类似专业CAD软件的建模历史树，支持回退编辑和特征重排序

三、双引擎网格划分：兼顾效率与精度的最佳实践

这是本框架的核心创新点——将开源引擎与自研引擎有机结合，让用户根据实际场景自由选择最合适的网格划分方案。

引擎一：Gmsh开源引擎

定位：快速原型验证、复杂几何处理、学术研究

Gmsh作为工业级开源网格生成器，能够处理极其复杂的几何形状。本框架将Gmsh深度集成，提供完整的参数化控制能力，包括全局网格尺寸控制、基于曲率的自适应加密、边界层网格生成等功能。用户可以通过统一的界面操作Gmsh的全部能力，无需学习Gmsh脚本语言。

适用场景：

• 复杂的铸造件、注塑件分析

• 生物医学模型（骨骼、血管等）

• 快速方案比选与概念设计

引擎二：自研六面体网格引擎

定位：高性能分析、规则几何体、大规模并行计算

自研引擎专注于六面体主导网格的生成，在同等单元数量下能够提供更高的计算精度。

核心技术指标：

• 六面体主导率达到90%以上

• 千万级网格生成时间不超过30秒

• 百万单元内存占用控制在2GB以内

• 16核并行加速比超过12倍

核心技术特点：

• 自动识别可扫掠体，一键生成规整六面体网格

• 基于图割算法的多区域自动分解

• 边界拟合技术保证网格与曲面的精确贴合

• 基于拉普拉斯平滑加拓扑优化的网格质量改善

灵活的双引擎切换机制

两个引擎通过统一的抽象接口对外提供服务，用户可以根据几何特征选择最合适的引擎，也可以在同一个模型中组合使用两个引擎生成的网格。这种设计既保留了开源引擎的灵活性，又发挥了自研引擎的高性能优势。

四、求解器集成：标准化接口，实现热插拔

本框架设计了统一的求解器适配器架构，通过标准化的抽象接口，实现对多种求解器的无缝集成。

适配器架构特点：

• 标准化的模型数据传递接口

• 统一的边界条件定义方式

• 规范的结果数据解析格式

• 支持求解器运行时热切换

已支持的求解器：

• CalculiX：完整支持，包括直接调用和结果解析

• Abaqus：核心功能支持，通过inp文件交互

• OpenRadioss：完整支持

• 自研求解器：原生集成，内存直通实现最高效率

集成新求解器的流程：
开发者只需实现五个核心接口（设置模型、设置边界条件、执行求解、获取结果、清理资源），即可将任何求解器接入本框架，整个过程通常在一周内可以完成。

五、科学计算可视化：让数据"看得见"

后处理可视化模块提供了丰富的科学计算可视化功能，帮助工程师直观理解分析结果。

核心可视化能力：

• 云图绘制：支持应力云图、位移云图、应变云图等多种标量场可视化，提供多种配色方案和色阶调节功能

• 矢量场可视化：以箭头方式展示位移矢量、力矢量等，箭头密度和大小均可调节

• 变形动画：基于位移结果生成变形动画，可设置变形缩放系数，直观展示结构变形形态

• 动态切片：支持任意平面切割三维模型，实时显示截面上的应力、温度等物理量分布

• 流线可视化：针对流体分析，提供基于速度场的粒子追踪和动态流线动画

• 多视图联动：主视图、剖切视图、局部放大视图同步交互，点击任一视图中的单元，所有视图同步高亮定位

性能表现：

• 10万单元规模：帧率超过120帧每秒，内存占用约200兆字节

• 100万单元规模：帧率约60帧每秒，内存占用约1.2吉字节

• 1000万单元规模：帧率约30帧每秒，内存占用约8吉字节

六、完整工作流演示：从几何到结果

以汽车连接支架的强度分析为例，完整工作流程如下：

第一步：几何建模
用户导入支架的STEP模型，软件自动识别几何特征。用户选择需要倒圆的边，设置倒角半径，几何模型即准备完毕。

第二步：网格划分
系统根据几何复杂度自动推荐网格引擎：对于包含复杂曲面的模型推荐Gmsh引擎，对于相对规则的模型推荐自研六面体引擎。用户在孔边等应力集中区域指定加密尺寸，一键生成高质量网格。

第三步：求解设置
用户选择求解器类型，在模型上拾取约束面和受力面，设置载荷大小和方向，提交求解。

第四步：结果分析
求解完成后，系统自动加载结果。用户可以查看应力云图、位移云图，用动态切片功能观察内部应力分布，生成变形动画，最后一键导出分析报告。

效率提升对比：

七、技术架构优势总结

架构特色：

• 模块化解耦：各模块基于标准接口通信，可独立升级和替换，降低维护成本

• 插件化扩展：新求解器、新网格算法可通过插件机制热加载，无需重新编译主程序

• 跨平台支持：Windows、Linux、macOS三大桌面平台全覆盖

• Python二次开发：提供完整的Python API，支持自动化脚本和工作流定制

典型应用场景：

• 航空航天领域：复合材料铺层分析与优化

• 汽车工业：碰撞安全仿真、NVH分析

• 能源装备：压力容器强度评定、管道应力分析

• 电子散热：PCB板热力耦合分析

• 生物力学：骨科植入物生物力学仿真

让每一行代码都服务于工程实践，让每一次仿真都精确可靠。

我们期待与您共同推动结构仿真软件的国产化进程！