私たちは大学でいくつかの応力とひずみ解析ソフトウェアを開発しています。長方形、ボックス、球体から実際のモデルに移行する時が来ました。しかし、私はまだどこから始めるべきかほとんどわかりません。
私たちのソフトウェアでは、メッシュを作成してから計算を行いますが、CAD/CAE ソフトウェアからソリッド ボディをインポートするにはどうすればよいですか?
1) CAD/CAE モデルはどのように構成されていますか? 固体はどのように表現されますか? DWG、DXF、IGES、STEP フォーマットにはどのような可能性がありますか? 完全な DXF リファレンスなどがありますが、基本的な概念を知らずに理解するのは難しすぎます。
2) CAD/CAE ファイル形式からソリッド ボディをインポートするための C++ ライブラリはありますか? 包括的なファイルをインポートできるように完全なモデルを構築するのは難しすぎませんか?
ソリッド ボディをインポートするには、まず CAD システムからエクスポートする必要があります。ほとんどの CAD システムのデータファイルは適切です (私が業界から離れて数年ですべてが XML に移行した場合を除きます!)。DWG は Autodesk のファイル形式であり、人々が直接読むことを奨励していません (そうではありませんでした)。メモリが機能する場合、ファイルの読み取り/書き込みライブラリを提供していましたが、現在の状態はわかりません。DXF、IGES、STEP はすべてデータ転送形式です。
DXF はオートデスクが所有していますが、公開されているため、他の企業がモデルの読み取りと書き込みに使用できます。DXF リファレンスは複雑ですが、単なるリファレンスです。DXF が何を表しているかを理解する前に、概念を理解する必要があります。
ソリッド モデルは、さまざまな方法で表すことができます。ソリッド プリミティブ同士を加算または減算して形状を構成する Constructional Solid Geometry (CSG) か、エッジを配置する Boundary Representation (B-Rep) のいずれかです。保存された、または三角形化された面 (3D Studio MAX、WPF などで使用されている) など。特定の形式は、モデラーが何をするように設計されているかによって異なります。
さまざまなファイル形式を読み取るためのライブラリとツールがあります。私が 3D グラフィックスに深く関わってから 5 年以上が経過しているため、どれがまだアクティブであるかはわかりません。現在の作物を自分で検索する方がよいでしょう。ウィキペディアから始めることをお勧めします。ウィキペディアには 3D グラフィックスに関する記事がいくつかあり、さらに詳しい情報やツール/ライブラリへのリンクがたくさんあるはずです。
リーダーを取得したら、データを内部形式に変換する必要があります。これは簡単な作業ではありません。既存の形式を採用する方がよい場合があります。私の仕事の 1 つは、さまざまなソースから会社のデータ構造にモデルを読み込むことでした。私の作業は、私たちがサポートしたモデラーがモデル メッシュを直接読み取ることができる API を備えていたという事実によって大いに助けられました。そこから、彼らのメッシュを私たちのものに変換するのは比較的簡単な (しかし決して簡単ではありません) 作業でした。頭痛の種となる特殊なケースやフォーマットのニュアンスが常にありました。DXF や VRML など、ファイル形式を自分で読み取る必要がある場合、これらは数倍になります。
現在の 3D CAD ソフトウェア (CATIA、Pro/Engineer/Solidworks/NX) でソリッド モデルを表現する最も一般的な方法は、境界表現 (B-REP) によるものです。
しかし、そのようなCADデータをインポートするためのライブラリのほとんどは独自のものです。一部のライブラリはジオメトリ モデラー (Interop、Parasolid、または Granite を備えた ACIS など) から直接提供され、その他は CAD データ変換市場に特化した小さなソフトウェア会社から提供されています。
オープンソース側では、OpenCascade カーネルを見てください。このカーネルは (大部分) オープン ソース化されており、STEP インポートおよびメッシュ機能がいくつかあります。
最善の策は、BRL-CADなどの既存のオープン ソース CAD システムを使用することです。これには、多数のインポーターとエクスポーターのサポートが含まれています。
特定の形式を学習するのは理解しにくく、サポートを実装するのが難しいというあなたの直感は、特に分析目的で意図されたソリッド ジオメトリ形式を扱う場合には、まったく当てはまります。有効な解析を生成するためには、トポロジーを保証して堅牢性を維持することが重要ですが、単純なメッシュ形式ではほとんど対処できません。
特に、広く普及している 2 つの国際標準 (IGES と STEP) は、さまざまな方法でエンコードされた同じソリッド ジオメトリを含むことができるため、サポートが非常に複雑です。単純な球の例を考えてみましょう。その球は、単純な点と半径 (明示的なサーフェス情報なし、CSG の使用に共通する暗黙的な形式) としてエンコードできます。ポリゴン メッシュ (損失のある BREP ファセット メッシュ形式)、スプライン サーフェス (BREP NURBS) の可能性があります。 ）、ボリューム（CTスキャンデータを考えてください）などです。これらのいずれかに焦点を当てるには、さまざまなトレードオフ (単純さ、堅牢性、分析上の保証、柔軟性など) が伴います。
BRL-CAD に関して述べたように、これは大規模なオープン ソースのソリッド モデリング システムであり、利用できる多くの分野で多くの機能を備えています。機能のライブラリは約 12 あり、簡潔なツールは 400 以上あります (2 ダースほどがジオメトリ コンバーターです)。必要なものを正確に実行しない場合でも、ソース コードがあれば、改善に貢献したり、既存のコミュニティと協力して必要なものを実装したりすることができます。
あなたの質問を読み直したら、私の答えを完全に変えさせてください。メッシュのみが必要な場合は、単純なメッシュベースの形式を使用してください。
OBJ はシンプルで、優れた、非常に標準的なものです。多くの CAD フォーマットから OBJ への変換にはテッセレーター/メッシャーが必要ですが、とにかく書きたくないので、CAD パッケージのシートを取得して変換を行います。Moi または Rhino は低コストで、多くの形式をサポートしています。
私は定期的に、ACISモデリングカーネルとSimmetrixのコンポーネントを使用する電磁気シミュレーション用の商用ソフトウェアを使用しています。これらのライブラリの使いやすさを個人的に証明することはできませんが、宣伝どおりに機能しているようで、多くの作業を節約できます。それらは学術的な使用に適した条件で利用できないかもしれませんが、あなたが望むことを正確に行うように設計されているようです。
私が知っているように、すべてのCAD/CAEソフトウェアは、ジオメトリとアイデアのIGES、STEPなどのファイル形式、メッシュデータのアニシスなどをサポートしています。ほとんどの場合、iges にはトポロジ情報が含まれていません。しかし、STEP(Standard for the Exchange of Product) の開発は IGES の後継として 1984 年に開始されました。統合されたトピックおよびアプリケーション情報モデルの記録". これらのファイル形式を読み書きするためのライブラリがいくつかあります。しかし、ジオメトリとメッシュを読み書きするコードを書いたので、これらのファイル形式の読み書きは難しくありませんが、かなり退屈です。