A key step during industrial design is the passing of design information from computer aided design (CAD) to analysis tools (CAE) and vice versa. Here, one is faced with a severe incompatibility in geometry representation: While CAD is usually based on surface representations, analysis mostly relies on volumetric representations. The forward pass, i.e., converting CAD data to computational meshes, is well understood and established. However, the same does not hold for the inverse direction, i.e., CAD reconstruction of deformed geometries resulting, e.g., from shape optimization. The few reconstruction methods reported mainly rely on spline fitting, in particular methods that rely on creating new splines simililar to shape reconstruction from 3D imaging. In contrast, this paper studies a novel approach that reuses the CAD data given in the initial design. We show that this concept leads to precise shape reconstructions while also preserving the initial notion of features defined during design. Furthermore, reusing the initial CAD representation reduces the shape reconstruction problem to a shape modification problem. We study this unique feature and show that it enables the reconstruction of CAD data from computational meshes by composing each spline in the initial CAD data with a single, global deformation spline. While post-processing is needed for use in current CAD software, this novel approach not only allows creating watertight models, but also enables reconstructing complete CAD models even from defeatured computational meshes.


翻译:工业设计中的一个关键步骤是将设计信息从计算机辅助设计(CAD)传递到分析工具(CAE),反之亦然。在此过程中,几何表示存在严重的不兼容性:CAD通常基于表面表示,而分析主要依赖体积表示。前向传递,即将CAD数据转换为计算网格,已得到充分理解和成熟应用。然而,逆向方向,即从例如形状优化导致的变形几何重建CAD,情况并非如此。现有少数重建方法主要依赖于样条拟合,特别是那些基于3D成像形状重建的新样条创建方法。相比之下,本文研究了一种复用初始设计中给定CAD数据的新方法。我们表明,这一概念既能实现精确的形状重建,又能保留设计阶段定义的原始特征概念。此外,复用初始CAD表示将形状重建问题简化为形状修改问题。我们研究了这一独特特性,并表明通过将初始CAD数据中的每个样条与单个全局变形样条组合,即可实现从计算网格重建CAD数据。尽管在现有CAD软件中使用时需要后处理,但这种新方法不仅能够创建水密模型,还能从甚至已去特征化的计算网格中重建完整的CAD模型。

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《计算机辅助设计》是一份领先的国际期刊,为学术界和工业界提供有关计算机应用于设计的研究和发展的重要论文。计算机辅助设计邀请论文报告新的研究以及新颖或特别重要的应用,在广泛的主题中,跨越所有阶段的设计过程,从概念创造到制造超越。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/cad/
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