平台介绍

FastCAE，是一套开源国产CAE软件集成开发平台。面向求解器开发者，平台定义了规范的数据接口，支持插件开发模式，可视化配置手段，基于平台可轻松集成用户自研求解程序和第三方求解器。

FastCAE的本质是一套CAE软件集成接口标准和数据标准框架，基于该框架集成任意的求解器、前处理、后处理等功能模块。平台默认提供完整的几何交互、网格划分、结果可视化、边界条件、材料库等模块，为自主CAE软件产品化提供一体化解决方案，让用户享受集合前处理、求解计算、后处理于一体的平台化集成体验。

适用对象

FastCAE提供交互式配置与API二次开发两种模式，可满足CAE开发人员与商业团队的多种需求。

● 研究人员

大型CAE软件研究项目，需要统一标准化吧平台实现多团队协作，达到多求讲解器和功能模块解耦开发目标。

● 开发人员

自研专用CAE求解程序，需要定制专业的交互界面、集成前后处理模块、License授权等模块；实现产品快速迭代。

● 商业团队

具有CAE行业客户资源的商业团队，可基于FastCAE为客户提供CAE软件集成定制服务，提高服务效率，降低成本。

研发体系结构

FastCAE采用分层架构模式，以FastCAE核心架构为基础。提供标准功能模块及拓展接口，方便用户灵活集成自研求解器、前后处理等核心功能模块。

●用户界面定制

1）Designer所见即所得模式；

2）基于Python流程定制模式；

3）基于API深度二次开发模式。

●核心功能拓展

1）几何建模引擎拓展（默认OpenCascade）；

2）计算求解程序拓展；

3）网格划分引擎扩展（默认Gmsh）；4）可视化程序拓展（默认VTK）；

5）其他工具程序扩展。

功能模块

1、几何建模与可视化交互

几何建模与可视化交互，采用VTK进行图形渲染与交互操作，目前已实现多种三维特征建模与三维特征操作，以及简单的草图功能，平台提供标准接口可集成任意几何引擎。

系统默认集成OCC开源几何引擎，可根据需要集成商业或其他开源几何引擎。

■基础功能：

支持立方体、球、圆柱、圆台等快速几何体建模；支持拉伸、镜像、布尔运算、倒角等特征操作；支持任意平面草绘。

■高级功能：

支持通用几何文件导出，支持保存工程文件；支持无限步骤撤销重做操作；支持编辑修改操作。

2、网格剖分与可视化交互功能

网格剖分与可视化交互，采用VTK进行图形渲染与交互操作，实现网格的统一显示模式，多种网格选取交互模式，同时支持多种格式网格文件的导入与导出。同时开辟多种接口，可方便不同网格划分程序的快速集成。

系统默认集成GMSH开元网格引擎，可根据需要集成商业或其他开源网格划分引擎。

■基础功能

基于脚本和Python接口的调用；支持结构化与非结构化网格显示；自动修补孔洞；默认封装多种网格划分算法。

■高级功能

自主开发了20余种的网格评价方法；自主开发了更友好的交互界面；自主开发了点选框等网格选取方式；自主开发了基于几何的网格检索方法。

3、基于组件的工程数据管理

组件是指网格模型的一个区域，可以是某些节点，也可以是一些单元。物理模型的建立过程中，工程算例的材料属性与边界条件等相关物理量的设置均与网格组件关联绑定。
 

主要功能

●支持*.cgns、*.msh、*.inp等格式文件导入；

●支持组件的新建与删除；

●材料与材料库的管理；

●边界条件的管理；

●其他仿真参数设定。

4、求解器动态集成

平台支持自研求解器集成和第三方商业或开源CAE软件集成。基于可视化配置方式和标准输入输出文件集成自研求解程序；也可以通过平台提供二次开发接口集成功能复杂的自研求解器和第三方CAE软件。

主要功能：

●求解器类型支持支持自研与第三方求解器；

●灵活的求解器设置，随时修改，即时生效；

●支持模板与指定文件格式输入文件；

●支持自定义的文件转化；

●支持Windows、Linux多系统求解器集成；

●支持插件式的拓展接口。

5、后处理与可视化交互

平台基于VTK图像库开发了二维、三维结果可视化功能。可实现绘制二维曲线、云图、矢量图、动画、图像切割、对称、等值面提取、流线等功能。另外，还具有VR可视化模块和几何数值耦合运动模块等高级功能。

主要功能：

●支持VTK/Tecplot/CGNS/OBJ等格式文件;

●提供接口，轻松集成其他数据格式结果文件;

●支持结果数据VR渲染，可输出到HTC Vive设备;

●支持三维空间数值提取，实现曲线与动画同步功能。

6、全流程脚本控制

平台采用C++语言开发，核心功能封装Python接口，模块间通过Python调用，降低耦合，用户可根据需要调用不同粒度的功能接口，实现自动化仿真流程。

FastCAE的使用

FastCAE为用户提供四种开发方式，开发难度与灵活性不同，用户可以根据实际需要选择具体的开发方式。

集成/拓展方式（“所见即所得”的定制）

Designer内化为FastCAE可视化定制插件，与主程序深度融合，实现“所见即所得”的定制效果。通过Designer无需编写代码即可实现定制菜单、工具栏、参数输入界面以及后处理等功能的个性化定制。

方式优点：无需编写代码；可视化集成拓展；快速定制修改；所见即所得。

适用情境：搭建软件原型；辅助求解器测试；自研计算程序封装。

集成/拓展方式（Python拓展）

FastCAE封装了Python解释器，同时对核心功能封装了Python接口，用户可以直接基于Python语言对平台的功能进行调用与开发拓展。

方式优点：简单易学，资源丰富；可拓展用户界面；平台记录操作指令；对平台功能进行重组。

适用情境：集成其他语言功能模块；对使用便利性要求不高；对FastCAE进行功能拓展。

集成/拓展方式（插件拓展）

FastCAE为了让用户能够快捷方便的拓展功能，实现自己的目标，特别开放了一套插件的开发接口。基于这些接口，一方面用户可以对原有的程序进行拓展，另一方面也可以搭建自己的功能应用。FastCAE插件的本质是动态库。

方式优点：基于平台业务逻辑实现指定功能；可开发独立平台的功能业务体系；可对交互界面自由拓展；与平台耦合度低，开发效率高。

适用情境：拓展FastCAE功能；满足第三方求解器集成；自研行业套件开发。

集成/拓展方式（源代码开发）

FastCAE平台开放了全部的源码，FastCAE 2.0有效代码20余万行，采用面向对象的架构设计，代码可读性较强，发布完善的开发文档、学习案例及交流社区。用户可根据需要自行修改代码，实现CAE软件深度的定制集成。

方式优点：深度个性化定制；重写系统现有功能；无缝集成新功能。

适用情境：深度集成求解其迭代产品；开发核心功能并打算开源；重大项目协同开发。

案例集锦

合作单位

FastCAE平台经过两年的发展，已应用到船舶、汽车、航空航天、核能、机械、热能、多场耦合等领域，并形成国产CAE软件70余例，覆盖高校、研究所、企业等40余个。