我们正在大学开发一些应力和应变分析软件。现在是时候从矩形、盒子和球体转移到一些真实的模型了。但我仍然不知道从哪里开始。
在我们的软件中，我们将构建网格然后进行计算，但是如何从 CAD/CAE 软件导入实体？
1) 如何组织 CAD/CAE 模型？ 如何表示实体？ DWG、DXF、IGES、STEP 格式有哪些可能性？有例如完整的 DXF 参考资料，但如果不了解基本概念，我很难理解。
2) 是否有 C++ 库可以从 CAD/CAE 文件格式导入实体？ 构建一个完整的模型来导入综合文件会不会太困难？
【问题讨论】：
标签： c++ file-format autocad cad solid-bodies
要导入实体，您首先需要将它们从 CAD 系统中导出。大多数 CAD 系统数据文件都是适当的（除非它们在我离开这个行业的几年里都转移到了 XML！）。 DWG 是 Autodesk 的文件格式，他们不（当然不）鼓励人们直接阅读它。如果有记忆，他们确实提供了一个文件读/写库，但我不知道它现在的状态。 DXF、IGES、STEP都是数据传输格式。
DXF 归 Autodesk 所有，但已发布，以便其他公司可以使用它来读取和写入模型。 DXF 参考很复杂，但只是一个参考 - 您需要先了解概念，然后才能理解它所代表的含义。
实体模型可以通过多种方式表示，可以通过构造实体几何 (CSG) 来表示，其中形状由实体图元彼此相加或相减组成，或者通过边界表示 (B-Rep)，其中边缘被存储，或者通过三角面（3D Studio MAX，WPF和许多其他人使用）等等。具体格式取决于建模器的设计目的。
有用于读取各种文件格式的库和工具。我不知道哪些仍然活跃，因为自从我大量参与 3D 图形以来已经 5 年多了。你最好自己寻找当前的作物。我建议从 Wikipedia 开始 - 它会有一些关于 3D 图形的文章，并且应该有大量链接可以进一步阅读和工具/库。
一旦您有了阅读器，您就需要将数据转换为您的内部格式 - 这不是一项简单的任务。采用现有格式可能会更好。我的工作之一是将各种来源的模型读取到我公司的数据结构中。我们支持的建模器附带 API，让我们可以直接读取模型网格，并且从那里将他们的网格转换为我们的网格是一项相对简单（但绝非易事）的任务，这极大地帮助了我的任务。总是有一些边缘情况和格式的细微差别会引起头痛。如果我们必须自己读取文件格式（例如 DXF 或 VRML），则这些值会增加数倍。
【讨论】：
最好的办法是使用现有的开源 CAD 系统，例如 BRL-CAD，它包括对众多进口商和出口商的支持。
您认为学习给定格式将难以理解和实现支持的直觉是非常正确的，尤其是在处理用于分析目的的实体几何格式时。用拓扑保证保持实体对于产生有效的分析很重要，但很少通过简单的网格格式来解决。
特别是对于两个流行的国际标准（IGES 和 STEP），它们过于复杂而难以支持，因为它们可以包含以多种方式编码的相同实体几何。考虑一个简单的球体示例。该球体可以编码为一个简单的点和半径（没有显式表面信息，这是 CSG 使用常见的隐式形式），它可以是多边形网格（有损 BREP 刻面网格格式），它可以是样条曲面（BREP NURBS )，它可能是体积的（想想 CT 扫描数据）等等。专注于其中任何一项都涉及各种权衡（简单性、可靠性、分析保证、灵活性等）。
正如关于 BRL-CAD 所提到的，它是一个大型开源实体建模系统，在您可以利用的许多领域中具有大量功能、大约十几个功能库和 400 多个简洁工具（大约两打几何转换器）。即使它不能完全满足您的需求，您也拥有源代码，并且可以回馈改进并与现有社区协作以帮助实现您的需求。
【讨论】：
重新阅读您的问题后，让我彻底改变我的答案。如果您只需要网格，那么只需使用简单的基于网格的格式。
OBJ 简单、良好且非常标准。从许多 CAD 格式转换为 OBJ 需要一个 tessellator/mesher，无论如何您都不想编写它，只需获得一个 CAD 包的座位来进行翻译。 Moi 或 Rhino 成本低，支持多种格式。
【讨论】：
我经常使用一款用于电磁仿真的商业软件，该软件使用来自Simmetrix 的 ACIS 建模内核和组件。虽然我不能亲自证明使用这些库的便利性，但它们似乎确实像宣传的那样工作，可以为您节省大量工作。它们可能不适用于学术用途，但它们似乎确实是为了满足您的需求而设计的。
【讨论】：
据我所知，所有 CAD/CAE 软件a 都支持 IGES、STEP 等文件格式的几何和想法，以及网格数据的 anysis 等。大多数时候，我们发现 iges 不包含拓扑信息。但作为 IGES 的继承者，STEP（产品交换标准）的开发始于 1984 年。最初的计划是“STEP 应基于一个单一的、完整的、独立于实施的产品信息模型，该模型应为主集成主题和应用信息模型的记录"。我们有一些库来读写这些文件格式。但是当我编写代码来读取和写入几何图形以及网格时，读取或写入这些文件格式并不困难，但很无聊。
【讨论】：
在当前的 3D CAD 软件（CATIA、Pro/Engineer/Solidworks/NX）中，最常见的实体模型表示方式是通过边界表示 (B-REP)。
但是，大多数用于导入此类 CAD 数据的库都是专有的。一些库直接来自几何建模器（例如带有 Interop、Parasolid 或 Granite 的 ACIS），其他库来自专门从事 CAD 数据翻译市场的小型软件公司。
在开源方面，也许可以看看 OpenCascade 内核。这个内核（大部分）是开源的，它有一些 STEP 导入和网格划分功能。
【讨论】：