有限元建模和分析 HyperGrid
HyperGrid：革新 CAE 的全流程预处理与后处理解决方案
在 CAE（计算机辅助工程）设计流程中，企业常面临 “大型复杂模型管理难、设计优化效率低、多工具集成适配差” 等痛点 ——TFQZRK HyperGrid 以 “性能优化与规模突破” 为核心，打造功能强大的 CAE 仿真解决方案。作为完备的有限元建模预处理与后处理工具，它依托 AI 增强的 3D 建模与可视化技术、下一代设计优化工作流及开放可编程界面，重新定义各行业 CAE 设计流程，助力用户轻松管理大型复杂模型、挖掘关键数据见解、优化产品设计并推动创新，以更高精度革新工程工作流，实现效率提升与运营规模拓展。
一、为何选择 TFQZRK HyperGrid？三大核心优势破解 CAE 设计痛点
无论是航空航天领域的大型结构仿真，还是汽车行业的复杂部件优化，TFQZRK HyperGrid 都能通过针对性优势，解决 CAE 设计全流程中的核心难题：
1. 完整的 CAE 解决方案：全流程覆盖，多行业适配
传统 CAE 工具常存在功能碎片化问题，预处理与后处理需依赖多工具协同，导致流程割裂、效率低下。HyperGrid 凭借 “全功能整合与多行业适配” 提供一站式解决方案：
- 预处理与后处理全覆盖：具备完备的有限元建模预处理功能（如几何创建、网格划分、模型组装）与后处理能力（如结果可视化、数据分析、报告生成），无需切换工具即可完成 CAE 设计全流程，简化工作流并减少数据传递损耗；
- 多行业与多场景适配：提供专业的行业定制化工作流，广泛应用于航空航天（如机身结构仿真）、汽车（如整车碰撞模型处理）、重型设备（如工程机械部件强度分析）、船舶（如船体流体力学模型预处理）、建筑（如大型建筑结构抗震分析）及消费品（如家电结构优化）等领域，同时支持与 PDM 系统直接集成、无缝对接各类求解器并提供全面 I/O 支持，确保在产品开发各阶段实现快速决策与低成本设计。
2. 用户友好的 AI 驱动工程工作流：降低使用门槛，提升设计效率
CAE 设计流程复杂，传统工具对用户专业能力要求高，且重复操作多，易导致效率低下。HyperGrid 凭借 “AI 赋能与人性化设计” 优化用户体验：
- 低门槛直观操作：采用直观的用户界面，搭配应用内实时支持、流程化工作流指导及便捷的鼠标控制与键盘快捷键，即使是 CAE 新手也能快速上手，降低技术门槛；
- AI 自动化与智能建议：集成特定领域的 AI 驱动工作流，可自动执行复杂流程（如批量网格质量优化、相似模型特征识别）并提供智能设计建议（如基于历史数据推荐最优网格参数），减少人工干预与重复劳动，同时通过行业定制化工作流（如汽车碰撞分析专属流程、航空结构强度分析模板）进一步优化效率，让设计过程更 “大众化”。
3. 开放且可编程架构：灵活集成，个性定制
企业现有 CAE 生态常包含多种第三方工具，传统封闭型 CAE 软件难以适配，导致集成成本高、工作流僵化。HyperGrid 凭借 “开放架构与可编程性” 打破工具壁垒：
- 无缝第三方集成：支持与 CAD 系统（如 SolidWorks、CATIA）、FEA/Computational fluid dynamics（CFD）/MBD 等各类求解器（如 ANSYS、Abaqus、LS-DYNA）等第三方软件无缝集成，无需手动转换数据格式即可实现工具间协同，融入企业现有工作流；
- 个性化定制能力：提供 Python 脚本支持与丰富的可编程功能，用户可根据特定需求（如定制专属模型检查规则、开发自动化报告模板）对平台进行个性化改造，为有限元建模、仿真结果分析等任务提供灵活适配，满足企业差异化业务需求。
二、主要功能：全方位覆盖 CAE 设计全流程，打造高效工具体系
TFQZRK HyperGrid 围绕 “模型管理、设计优化、数据洞察” 三大目标，构建覆盖 CAE 预处理与后处理全生命周期的核心功能体系，适配多行业复杂 CAE 场景：
1. 直接 FE 与几何建模：快速响应设计变更，提升迭代效率
CAE 设计常需频繁调整几何与 FE 模型，传统建模方式易导致变更周期长。HyperGrid 凭借 “直接建模能力” 加速设计迭代：
- 便捷建模与快速迭代：提供直观的直接 FE 建模与几何创建功能，支持快速生成设计备选方案并评估性能，无需依赖原始 CAD 文件即可直接在现有 FE 模型上进行几何修改（如添加孔、倒角、调整尺寸），快速响应设计要求变更；
- 逆向工程与概念开发：支持对现有模型进行逆向工程（如从扫描数据重建 FE 模型）与草图修改，简化 CAD 与 CAE 间的反馈循环，助力快速推进概念设计阶段的方案优化，缩短从设计想法到仿真验证的周期。
2. 大型模型与装配体管理：高效整合复杂结构，确保建模一致性
航空航天、汽车等行业的 CAE 模型常包含数千甚至数万个部件，传统装配方式易导致模型混乱、错误率高。HyperGrid 凭借 “分层管理机制” 实现高效管控：
- 分层级模型构建：通过 “部件 - 子系统 - 总成” 三级管理体系 ——“部件” 用于子系统级模型的表示与精细化管理，“子系统” 支持系统级模型构建与加载实例管控，“连接器” 自动完成部件与子系统间的连接（如螺栓连接、焊接关系），避免手动装配遗漏；
- 一致性与效率兼顾：支持对大型装配体进行模块化拆分与复用（如将汽车底盘拆分为悬架、传动等子系统，单独优化后再集成），确保不同团队建模标准一致，同时减少重复建模工作，提升大型复杂模型（如整车、飞机机身）的装配效率。
3. PDM 集成与修订管理：协同化模型管控，保障数据时效性
企业多团队协同 CAE 设计时，易出现模型版本混乱、数据不同步等问题。HyperGrid 凭借 “PDM 集成与版本管控” 实现协同高效：
- 无缝 PDM 对接：与企业 PDM 系统（如 Siemens Teamcenter、Dassault ENOVIA）无缝集成，模型创建、修改、审批等操作可直接在 PDM 框架内完成，确保模型数据与 PDM 系统实时同步；
- 版本追溯与共享：通过共享库统一管理模型版本，团队成员可随时获取最新模型与修订记录（如 “某部件 V2.0 相比 V1.0 的几何修改点”），同时支持版本回溯与对比分析，简化团队协作并确保所有成员基于同一版本开展工作，提升协作效率与数据可靠性。
4. 高质量网格划分：自动化与精细化结合，保障仿真精度
网格质量直接影响 CAE 仿真结果准确性，传统网格划分需大量手动调整，效率低且质量难保证。HyperGrid 凭借 “自动化网格工具” 提升网格质量与效率：
- 全类型网格工具覆盖：提供曲面网格、实体网格（如六面体网格、四面体网格）的高级划分工具与工作流，支持中间曲面提取（适用于薄壁结构如汽车覆盖件）、中间网格生成（平衡精度与计算量）、六角网格划分（提升复杂结构网格质量）等专项功能，适配不同结构类型（如实体部件、薄壁件、复杂装配体）的网格需求；
- 自动化优化与清理：内置自动化网格划分算法、质量优化工具（如网格畸变修正、Aspect Ratio 调整）与几何清理功能（如自动修复小面、重叠边），减少手动干预，确保网格满足仿真精度要求（如 FEA 分析的网格质量标准），同时大幅提升网格划分效率（如将传统需数小时的整车网格划分缩短至数十分钟）。
5. 交互变形：早期设计阶段快速调整，降低修改成本
产品设计早期常需频繁调整模型以验证不同方案，传统修改方式需重新建模，成本高、周期长。HyperGrid 凭借 “交互变形功能” 实现快速调整：
- 实时模型修改：支持对仿真模型进行交互式网格变形（如拉伸、弯曲、缩放），无需重新划分网格即可快速调整模型形状（如调整汽车保险杠曲率、优化飞机机翼剖面），适用于设计早期的方案对比与参数优化；
- 成本与效率优化：通过交互变形在设计早期即可验证不同修改方案的可行性，避免后期因设计变更导致的大规模模型重构，降低修改成本，同时加速方案迭代，缩短设计周期。
6. 精确高效的草图：复杂几何快速创建，支撑概念开发
概念设计阶段常需快速创建复杂几何模型，传统草图工具易导致操作繁琐、精度不足。HyperGrid 凭借 “高精度草图功能” 支撑概念开发：
- 复杂几何创建能力：支持创建任意复杂度的草图几何（如不规则曲线、多轮廓组合），具备高精度尺寸约束（如距离、角度、同心度）与几何关系定义（如平行、垂直、相切），确保草图精度满足 CAE 建模要求；
- 逆向与修改便捷：支持对现有模型的草图进行逆向工程（如从实体模型提取草图轮廓）与快速修改，简化从草图到 FE 模型的转化流程，助力快速推进概念设计与方案优化，缩短 CAD 与 CAE 的反馈循环。
7. 基于优化的设计空间：拓扑优化简化，提升设计创新性
拓扑优化是 CAE 设计中提升结构性能、减轻重量的关键手段，传统拓扑优化流程复杂，对用户专业能力要求高。HyperGrid 凭借 “Design Space 功能” 简化优化流程：
- 拓扑优化全流程支持：Design Space 功能提供拓扑优化模型构建、参数设置、结果分析的全流程工具，支持快速创建优化模型（如定义设计区域、载荷条件、约束限制）、开展高效设计迭代（如批量验证不同优化目标）；
- 低门槛与高适配：通过可视化操作与预设模板降低拓扑优化门槛，即使是 CAD 经验有限的用户也能开展优化分析，同时支持将优化结果直接转化为可用于 FE 仿真的几何模型，提升设计创新性（如设计轻量化、高强度的结构部件）。
8. 骨架建模优化设计：简化建模过程，降低模型复杂性
大型复杂装配体建模常因部件关联多导致模型复杂、修改困难。HyperGrid 凭借 “骨架建模功能” 简化流程：
- 模型复杂度降低：通过骨架建模创建装配体的 “骨架框架”（如定义部件连接关系、位置约束的基准结构），基于骨架框架开展部件建模与装配，避免部件间的直接依赖，降低模型复杂性；
- 实时编辑与缩阶模型：支持在骨架建模过程中实时编辑剖面参数（如调整连接件截面尺寸、修改构件长度），同时具备建立缩阶模型的能力（如将复杂子系统简化为等效刚度模型），减少计算量，提升大型装配体的仿真效率。
9. 强大的后处理与数据分析：挖掘仿真洞察，支撑决策制定
CAE 仿真后需从大量结果数据中提取关键信息，传统后处理工具易导致分析周期长、洞察不全面。HyperGrid 凭借 “高阶后处理功能” 挖掘数据价值：
- 全维度结果可视化：支持 FEA/CFD 仿真结果的多维度可视化（如应力云图、位移矢量图、流场流线图、动画演示），可直观呈现模型性能分布（如结构应力集中区域、流体压力变化趋势）；
- 定制化分析与数据管理：提供可定制的分析工作流（如批量计算安全系数、统计关键部位性能指标）、集成的数据管理工具（如结果数据分类存储、快速检索），支持将分析结果导出为标准化报告（如 PDF、Excel），助力工程师提取有意义的信息，做出明智的设计决策。
10. AI 驱动的仿真与设计：自动化与效率突破，革新设计模式
AI 技术是提升 CAE 设计效率、突破传统流程局限的关键，HyperGrid 凭借 “AI 赋能” 实现多环节革新：
- 高保真复杂几何建模自动化：通过 AI 驱动的端到端工作流，自动完成几何创建与编辑（如直接建模、中间曲面提取）、网格划分（如曲面 / 中间网格生成、质量校正）、装配管理，同时支持实时性能预测与评估，自动执行重复任务（如批量模型检查），减少人工干预；
- 自动模式与形状识别：AI 技术支持自动识别模型中的相似模式与形状（如汽车车身的多个相同焊点、机械结构的重复螺栓孔），用户可同时选择并编辑所有相似特征，避免对大量单个零件逐一建模，通过先进聚类技术与自动特征提取优化设计过程；
- 更快的物理预测：基于历史 FE 仿真数据与几何深度学习技术，提供比传统求解器更快的全动画物理预测（如结构变形动画、流场运动模拟），速度可达传统求解器的 10-100 倍，克服设计周期缓慢、效率低下的挑战，助力快速做出明智的设计决策，缩短设计周期。
三、特色功能：聚焦核心场景，深化 CAE 设计专业能力
针对 CAE 设计中的关键核心场景，TFQZRK HyperGrid 提供特色功能，进一步提升设计的专业性、合规性与创新性：
1. 标准化认证：满足行业合规要求，保障仿真可靠性
航空航天、汽车等行业对 CAE 仿真工具的合规性要求严格，HyperGrid 凭借 “标准化认证” 满足行业规范：
- 多行业认证适配：工具本身通过多个行业的标准化认证（如航空航天领域的 DO-178C、汽车行业的 ISO 26262），确保 CAE 建模与分析流程符合行业合规要求，仿真结果可用于产品认证与市场准入；
- 认证流程支持：提供认证所需的文档模板（如仿真报告、模型验证记录）与流程指导，支持用户开展合规性分析（如航空结构的强度认证仿真、汽车安全部件的性能认证），确保仿真结果得到行业认可，提升产品可靠性。
2. AI 增强零件识别：智能特征提取，提升建模效率
复杂模型中的零件特征识别是 CAE 建模的关键环节，传统手动识别方式效率低、易遗漏。HyperGrid 凭借 “AI 增强零件识别” 提升效率：
- 智能特征提取：AI 技术可自动识别零件的关键特征（如孔、槽、倒角、螺纹），支持从扫描数据或原始 CAD 模型中提取特征参数（如孔直径、槽深度），无需手动标注即可完成特征定义；
- 批量处理与一致性：支持对批量零件进行自动特征识别与分类（如将汽车底盘的所有螺栓孔归类），确保不同零件的特征定义标准一致，同时大幅减少手动识别时间，提升建模效率。
3. 设计探索：多方案快速对比，挖掘最优设计
产品设计常需验证多个方案以找到最优解，传统方案对比方式周期长、成本高。HyperGrid 凭借 “设计探索功能” 实现高效对比：
- 多方案并行验证：支持同时创建并管理多个设计方案（如不同材料、不同结构尺寸的模型），通过自动化仿真与分析快速获取各方案的性能数据（如强度、重量、成本）；
- 可视化对比与优化建议：提供方案性能的可视化对比工具（如多方案应力分布对比图、性能指标雷达图），并基于 AI 分析提供最优方案建议（如 “方案 B 在重量减轻 10% 的同时，强度满足要求，为最优选择”），助力快速挖掘最优设计，提升产品性能。
4. 概念与优化：早期设计阶段创新，降低后期风险
概念设计阶段是产品创新与风险控制的关键，HyperGrid 凭借 “概念与优化功能” 支撑早期创新：
- 概念模型快速创建：支持通过草图、拓扑优化结果快速生成概念模型，无需详细 CAD 设计即可开展性能评估（如验证概念结构的刚度、强度）；
- 早期优化与风险规避：在概念设计阶段即可开展多目标优化（如轻量化与强度平衡、成本与性能兼顾），通过仿真分析识别潜在设计风险（如结构薄弱区域），避免后期因设计缺陷导致的大规模修改，降低研发风险与成本。
5. PDM 导出集成：数据无缝流转，提升协同效率
PDM 系统是企业产品数据管理的核心，HyperGrid 凭借 “PDM 导出集成功能” 实现数据无缝流转：
- 全类型数据导出：支持将 CAE 模型（如 FE 模型、网格数据）、仿真结果（如应力数据、位移结果）、分析报告等全类型数据导出至 PDM 系统，无需手动上传，确保数据实时同步；
- 关联与追溯：导出数据与 PDM 系统中的产品结构、版本信息自动关联（如将某部件的 FE 模型与 PDM 中的部件版本绑定），支持从 PDM 系统反向追溯 CAE 分析过程（如 “某版本部件对应的仿真报告”），提升团队协同效率与数据可追溯性。
6. 后处理深化：高阶结果分析，支撑精准决策
CAE 后处理不仅需要结果可视化，更需要深度分析以支撑决策，HyperGrid 凭借 “后处理深化功能” 提升分析深度：
- 高阶数据分析工具：提供频域分析（如振动模态分解）、疲劳寿命预测（如基于应力数据计算疲劳寿命）、多物理场耦合结果分析（如结构 - 热 - 流体耦合结果综合评估）等高阶工具，支持从仿真结果中挖掘深层信息（如 “某部件在特定工况下的疲劳失效风险”）；
- 定制化报告与演示：支持创建定制化后处理报告（如针对不同受众的简化版 / 详细版报告），包含交互式图表（如可缩放的应力云图、动态结果动画