sculptor软件

传统的仿真和设计优化过程存在明显的局限性：

• 对几何造型的参数化要求高，并且不能保证几何参数变化后是否能够生成合理的造型，甚至几何造型更新失败；
• 网格重新划分需要花费大量的时间，网格质量很难完全保证（特别是在复杂几何特征位置处的网格或者CFD中的边界层网格仍然需要人工干预和检查），并且也存在网格划分失败的风险。
• 传统的设计周期长、开发成本也未能得到有效降低，极大的阻碍了仿真和优化技术在工程中的普及和应用。

针对这些问题，Sculptor在原有CAE/CFD模型的基础上直接进行高质量、高精度的参数化变形，保证变形光滑过渡，并且可以实时检查变形后网格单元之间是否有干涉等问题，有效地融入仿真和设计优化流程，使得设计过程大大简化及自动化。Sculptor的引进，大大节省了工程师在需要改变模型外形时重新构建CAD几何体、重新划分网格、设置边界条件和相关计算参数等所需要的时间，避免了几何造型或网格划分失败的风险，显著提升了产品设计优化的效率和水平。

主要技术特色：

• 独创性的任意形状变形技术（ASD），能便捷地实现全局自由变形和形状参数化；
• 直接支持几何体以及各种类型网格模型的变形。能够导入广泛的CAD/FEM/CFD模型，包括：ACIS/SAT，ParaSolid，NX，IGES，STEP，Pro-E，SolidWorks，CATIA v4 /v5, Fluent，ANSYS，SIMULIA/ABAQUS，ICEM-CFD，OpenFOAM，Star-CD，Star-CCM+，STL，NASTRAN，CFX，CFD++，AcuSolve，Generic Point Clouds，CGNS等；
• 能够精细雕塑局部几何外形（基于NURBS专利技术，优于B-Spline方法）；
• 网格变形前后保证过渡段斜率导数连续（特别适合与流体、流固耦合相关的优化）；
• 检查网格质量以及网格之间是否有干涉等问题，有效保证CAE计算收敛性；
• 网格变形后能直接逆向生成CAD格式；
• 可与优化工具（比如Isight, ModelCenter, Optimus）无缝集成，实现快速的设计优化；
• 自带高效的数值对偶（Adjoint）优化算法，快速求解参数敏感度，提高优化效率；
• 嵌入基于优化拉丁方（OLH）的DOE平台，并能拟合响应面，可进行复杂、多目标的试验设计。

独创的ASD（任意形状变形）技术：

Sculptor克服了传统优化设计程序在原始网格脚本基础上重构网格的技术缺陷。在原始网格的周围创建ASD控制体，通过ASD控制体上的控制点“间接”地操纵控制体内的网格，准确、便捷地实现网格模型的形状变化。另一方面，Sculptor通过将ASD控制体上的若干控制点创建成一个控制组，间接地操控网格或几何的变形，大大减少了优化设计变量的数目，能够完成复杂的多目标、多约束的优化设计任务。

NURBS专利技术：

Sculptor是基于NURBS专利技术的网格变形工具，能快速地生成高阶光滑的高质量网格，最大程度地保证了重构后网格的质量。极大节省几何体重建和网格重构的时间。

Sculptor特别地适合与流体、流固耦合和结构形状相关的设计优化问题，网格变形后的形状能直接导成CAD设计方案，大大提高设计效率。

几何体变形的光滑性——保证曲面质量：

通过操作控制点，即可实现网格变形，并且保证几何体变形光滑地过渡。移动控制体中的一个控制点，控制体内邻近的网格会随之进行光滑的过渡变化，并能保证变形后曲面曲率的连续性，达到A级曲面的要求，并且最大程度地保证变形后的网格质量。

基于梯度的优化算法：

Sculptor内部嵌入了基于梯度的优化算法，它能够根据工程师制定的优化任务，对设计问题进行优化，帮助工程师找到满足设计需求的结构外形。

广义简约梯度(GRG)优化算法：基于梯度、单目标、多约束的寻求局部最优的强大算法，是目前求解约束非线性最优化问题最有效的方法之一。

Sculptor DOE设计平台：

Sculptor开发了基于随机拉丁方（RLH）抽样的DOE平台，能够在工程师指定的变形范围内，对基础设计模型进行自动变形，生成规定数量的系列设计方案，即设计空间，自动调用求解器求解设计空间内的各个方案，并可以根据目标参数进行排序，得到最佳方案。

专业优化软件的无缝集成：

Sculptor能够以批处理模式运行，因此它也可以很方便的被其他优化软件（如iSIGHT）集成，从而应用专业优化软件中的各种优化算法对设计问题进行优化。

丰富的CAE接口：

      完成外形优化的前提是优化工具与 CAE 软件能够很好的结合在一起，Sculptor 与当前绝大多数主流的CAE软件有直接的接口，支持多种网格文件类型。在优化的过程中，用户可以方便的调用这些程序，而不需要太多的操作。同时，在完成优化变形后，Sculptor能够输出这些 CAE 软件求解所需的文件格式，以便对优化设计后的结果进行对比分析。

总结：

总之，Sculptor帮助工程师解决基于网格模型的形状变形及优化问题。尤其对于CAE工程师，大大节省了修改模型设计时重新构建几何体、重新划分网格、设置边界条件及计算参数的时间，有效地解决了当前数值模拟领域的效率问题。由于优化方法及DOE平台的集成，提升了CAE的应用潜力，避免了依赖工程师设计经验来探索几何形状的盲目性，帮助工程师准确、便捷地寻找符合设计需求的最优模型。使工程师们从繁琐的重复劳动中解放出来，致力于专业技术问题。

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