CN105243238A - 一种一体化快速产品迭代成形装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一体化快速产品迭代成形装置及其方法。所述装置结构包含设计平台、仿真分析模块、数据处理模块、节点管理模块。结构设计平台用于机械结构的建模设计。仿真分析模块采用边界元算法直接用面单元离散网格数据进行数值分析计算，建模过程中的几何模型利用边界面离散网格单元算法得到单元数据，通过接口函数传递给边界单元数值算法计算。数据处理模块针对所述仿真分析模块的计算前处理的网格单元数据与载荷数据，并针对计算后处理的结果数据、用户交互数据以及多阶段仿真分析的数据集进行数据处理而给出数据管理结构。节点管理模块针对机械结构设计建模过程的不同成熟度下的仿真分析和结构设计的管理。本发明还公开应用所述装置的方法。

Description

一种一体化快速产品迭代成形装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种一体化快速产品迭代成形装置及其方法，尤其涉及一种多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形装置、及所述装置的一体化快速产品迭代成形方法。

背景技术

随着计算机的飞速发展，个人计算机的数据处理计算能力不断提升，使得数字化设计、分析技术得以实现并不断增强。利用计算机进行产品开发的数字化技术已经成为机械制造业发展的重要推动力，计算机辅助设计(ComputerAidedDesign，CAD)以及计算机辅助工程(ComputerAidedEngineering，CAE)是由此而发展起来的数字化技术的两个重要应用方向，并且随着计算机硬件的发展，各自的功能性、操作性和扩展性也不断丰富和提升，成为现今制造业不可或缺的重要技术。由于计算机辅助设计(CAD)的模型是利用边界(B-Rep)或构造实体几何(CSG)等方式精确表达，而计算机辅助工程(CAE)大多是利用离散的网格单元近似表达模型，通过有限单元法(FEA)分析计算。这种不同平台数据格式的不兼容导致CAD软件设计模型导入CAE软件进行分析计算前，需要进行大量的前处理操作，比如：小特征移除、模型裂缝处理、特征简化、模型转换等。之后需要在CAE平台上进行三维网格单元生成以及数值分析计算过程。得到分析结果后依照设计要求更改产品结构，成形过程需要不断在结构设计和仿真分析中迭代进行。

目前，主流的CAD结构设计软件包括AutoCAD、PTCCreo、SpaceClaim、Solidwork等，均具有强大的三维模型构建能力；主流的CAE平台软件基本基于有限单元方法，包括Ansys、Abqus、Hyperworks等，均可以对模型获得可靠的数值分析计算结果。然而，有限单元法通常采用三维体网格单元拟合得到分析模型，导致几何与分析模型表达不统一，用户在数值分析前需要模型转换及繁琐前处理交互以得到较高精度计算结果；此外，由于有限单元法计算的体网格单元对于细小特征的拟合性不够，在对模型网格单元离散之前需要进行小特征移除、特征修复等复杂操作。这些复杂的交互操作使得机械产品成形迭代过程中非有效工作时间占据了全部工作时间的40％～80％，工作效率受到了很大影响。

为了提高实际工程模型设计效率，避免各自独立发展导致二者协作工作时出现问题，许多学者对CAD/CAE集成化操作进行了深入研究，集成化通常有四种方式：对象链接技术(Object-LinkingTechnology)，特殊接口法(SpecialInterfaceMethod)，中间文件转换法(NeutralFileTranslation)，以及等几何方法(IsogeometricAnalysisMethod)等。

集成化通常有四种方式：对象链接技术(Object-LinkingTechnology)，特殊接口法(SpecialInterfaceMethod)，中间文件转换法(NeutralFileTranslation)，以及等几何方法(IsogeometricAnalysisMethod)等。

第1种，对象链接技术通过要求其他软件的授权，使得在本地软件可以直接调用分析软件的对应接口来达到初步级别的CAD/CAE集成化。这种集成方式仅仅简单的在建模软件中添加FEA分析设计交互界面，链接授权的分析模块，将原本显式导入导出过程变为同一平台内隐式数据传输，并没有从根本上解决CAD/CAE数据不兼容，迭代设计自动化程度过低等问题。

第2种，特殊接口法借助于独立的接口模型文件，使得模型可以在不同平台间交互转换。此方法确保了几何建模与性能分析间模型的兼容性，但这些数据交换标准可能丢失高层的设计信息。同时，对于复杂的模型还会产生数据信息的丢失或冗余，后期的几何模型的修补工作量大，反而影响产品设计效率。

第3种，中间文件法通过在CAD建模与CAE分析平台之上加入集成模型的中间文件，实现CAD/CAE集成化系统的思路。这种中间模型的建立通常需要借助专家经验，所面向的设计过程并不具有普遍性。同时，由于性能分析模块采用的是FEA分析方法，因此耗时的前处理网格划分等操作在这种集成化系统中仍无法避免。

第4种，等几何方法利用非均匀有理B样条(NURBS)参数体精确表达三维的几何模型的计算域，因此具有高精度以及模型数据统一的优势，但在复杂拓扑模型中，获取NURBS三变量参数体表达十分困难。并且由于NURBS基函数缺乏插值性，使得边界条件很难准确施加到边界面上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形装置、及所述装置的一体化快速产品迭代成形方法，其解决由于几何与分析模型表达不统一，机械产品结构迭代成形过程工作效率较低的问题。

本发明通过以下技术方案实现：一种多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形装置，其包括结构设计平台、仿真分析模块、数据处理模块、节点管理模块；

所述结构设计平台用于机械结构的建模设计，所述仿真分析模块、所述数据处理模块、所述节点管理模块均基于所述结构设计平台的二次开发接口进行功能性扩充；

所述仿真分析模块采用边界元算法直接用面单元离散网格数据进行数值分析计算，建模过程中的几何模型利用边界面离散网格单元算法得到单元数据，通过接口函数传递给边界单元数值算法计算；

所述数据处理模块针对所述仿真分析模块的计算前处理的网格单元数据与载荷数据，并针对计算后处理的结果数据、用户交互数据以及多阶段仿真分析的数据集进行数据处理而给出数据管理结构；

所述节点管理模块针对机械结构设计建模过程的不同成熟度下的仿真分析和结构设计的管理。

作为上述方案的进一步改进，所述结构设计平台采用PTCCreo三维建模软件作为支撑平台。

作为上述方案的进一步改进，所述仿真分析模块包括网格单元离散部分、边界元分析计算部分以及后处理部分；所述网格单元离散部分采用ACIS的Facet模块划分得到边界面三角网格单元，通过数据整理得到计算所需要的单元数据结构；所述边界元分析计算是利用边界元法积分等式，采用快速多极算法，并借助计算机统一计算架构，通过离散得到数值计算等式计算物理问题；所述后处理通过计算得到的结果数据采用Matlab软件直观地呈现分析云图。

进一步地，所述单元数据结构包括节点坐标信息、节点所属面标记信息、节点的邻接节点标记信息、节点的邻接单元标记信息、单元的三个节点、单元的载荷信息、单元所属面标记信息、单元的邻接单元标记信息。

进一步地，述后处理在建模过程中直接触发边界元的分析计算得到每个节点单元的计算数据，根据计算数据进行后处理渲染，得到直观云图。

作为上述方案的进一步改进，所述数据处理模块的数据结构采用树状分支连接，主干支点依赖于建模的各个成熟度节点；每一个主干支点包括两项分支节点：计算前处理数据、计算后处理数据；所述计算前处理数据包含离散单元的节点、单元数据，施加的载荷数据，用户交互数据；所述计算后处理数据包含计算结果数据以及用户交互数据，这两个数据均不具有可继承性。

进一步地，用户交互数据具有可继承性，载荷数据具有半可继承性，能用于此主干支点的其他后续主干支点使用。

进一步地，所述数据管理结构中包含两个数据操作：数据转换操作、数据传输操作；所述数据转换操作包含两方面：第一方面是将离散单元数据转换为可计算的节点、单元数据结构，第二方面是在用户交互过程中，将计算结果转换为用户想要查看的形式；所述数据传输操作也包括两方面：第一方面是可继承性数据的传输，第二方面是不同主干结点计算结果向后处理过程的传输。

作为上述方案的进一步改进，所述节点管理包括成熟度节点编辑、迭代模型的保存及调用、计算结果数据的保存及调用、当前模型的保存及调用；所述成熟度节点编辑是指设计师改变事前确定的成熟度节点数量，或结合实际情况对已完成的成熟度节点进行删除操作，或在历史树尾端添加成熟度节点；所述迭代模型保存及调用是在成熟度节点迭代过程中，仿真计算之前需要保存当前模型数据，使得设计师能通过操作历史树随时调用查看节点上的模型；所述计算结果数据的保存及调用是在仿真计算之后保存计算结果到硬盘上，使得设计师在操作历史树节点上能随时查看仿真分析结果；所述当前模型的保存及调用是在仿真计算或查看历史树节点数据之前保存当前模型，在完成操作之后能恢复之前模型，继续进行结构建模设计过程。

本发明还提供一种上述任意多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形装置的一体化快速产品迭代成形方法，在机械结构迭代设计过程中，在特定成熟度下进行快速的模型前处理及仿真分析计算，并得到计算结果，根据计算结果继续几何建模过程或修改几何模型；经过若干成熟度节点的快速迭代过程有效加速产品的成形过程；同时，设计师通过操作历史树上的节点随时切换查看某一成熟度下的模型及仿真结果。

本发明的有益效果如下：

1.避免结构设计和仿真分析过程的割裂进而导致的前处理及模型转化等冗余操作；

2.利用边界单元法可以显著减少复杂的网格剖分、特征简化等传统仿真分析必须的前处理操作；

3.有效协调前处理数据、分析计算数据、交互数据等数据集的管理及操作；

4.设计师可以随时切换查看结构及分析结果；

5.确保仿真分析过程和结构建模设计过程的匹配及实现并行化设计过程；

6.计算效率显著提升。

附图说明

图1为多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形模块的模块结构示意图。

图2为图1中仿真分析模块的仿真操作示意图。

图3为图1中数据处理模块的数据管理结构的模块示意图。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

随着计算机的飞速发展，个人计算机的数据处理计算能力不断提升，使得数字化设计、分析技术得以实现并不断增强。利用计算机进行产品开发的数字化技术已经成为机械制造业发展的重要推动力。由于计算机辅助设计(CAD)的模型是利用边界(B-Rep)或构造实体几何(CSG)等方式精确表达，而计算机辅助工程(CAE)大多是利用离散的网格单元近似表达模型，通过有限单元法(FEA)分析计算。这种不同平台数据格式的不兼容导致CAD软件设计模型导入CAE软件进行分析计算前，需要进行大量的前处理操作。之后需要在CAE平台上进行三维网格单元生成以及数值分析计算过程。得到分析结果后依照设计要求更改产品结构，成形过程需要不断在结构设计和仿真分析中迭代进行。现有的研究学者提出利用CAD/CAE集成技术解决上述问题,然而这些策略并没有从根本上解决CAD/CAE数据不兼容，迭代设计自动化程度过低等问题,同时还可能带来数据丢失或冗余等不足。因此，本发明提出基于统一的几何与分析模型，快速仿真计算的一体化成形迭代策略，从而降低机械产品结构设计过程中非有效工作时间的耗费，加快产品成形过程。

多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形模块包括有四个主要部分：第一结构设计平台、第二仿真分析模块、第三数据处理模块、第四节点管理模块，如图1所示。

所述结构设计平台采用PTCCreo三维建模软件作为支撑平台，进行机械结构的建模设计过程。同时，其它所述第二、第三、第四模块均基于此软件平台的二次开发接口进行功能性扩充。

所述仿真分析模块为确保前处理过程的便捷有效，采用具有降维优势的边界单元方法获取仿真分析结果。所述边界单元方法是在上世纪70年代末80年代初发展起来的一种几何模型表面离散的数值分析方法。由于直接采用边界网格单元进行数值运算，可以将基于B-Rep表达的几何模型直接用于单元离散，无需模型转换。

仿真分析模块主要包括三部分：网格单元离散部分、边界元分析计算部分以及后处理部分。采用边界元算法，直接用面单元离散网格数据进行数值分析计算，可以将CAE分析模型与Brep结构的CAD几何模型统一。建模过程中的几何模型利用边界面离散网格单元算法得到单元数据，通过接口函数传递给边界单元数值算法计算，无需将几何模型转换，也无需复杂的前处理操作，大大降低用户交互操作过程。本发明将仿真分析作为特征添加到数据结构中，由此父级特征派生模型离散、分析计算、渲染后处理三个子级特征通过接口函数进行相应的操作，如图2所示。

所述网格单元离散部分采用ACIS的Facet模块划分得到边界面三角网格单元，通过数据整理得到计算所需要的单元数据结构。

所述单元数据结构包括节点坐标信息、节点所属面标记信息、节点的邻接节点标记信息、节点的邻接单元标记信息、单元的三个节点、单元的载荷信息、单元所属面标记信息、单元的邻接单元标记信息。

所述边界元分析计算是利用边界元法积分等式，通过离散得到数值计算等式计算物理问题。为解决数值求解方程中的非对称、稠密系数矩阵导致的数值计算效率和求解规模问题，本发明中采用了快速多极算法，并借助NVIDIA公司的计算机统一计算架构(CUDA)，改进计算过程，并将仿真计算过程并行化，提高计算效率和求解规模。

所述快速多极算法是通过将积分等式中原本一一对应相互作用的节点单元借助分层的方式区域化，通过“集束”的作用将同一层的节点单元计算进行层间传递，使得原本O(N²)复杂度的运算转换为O(N)。

所述计算机统一计算架构是NVIDIA公司在2007年正式推出的图形卡计算加速功能。在CUDA架构下，并行程序的开发分为两部分：设备端(Device)运行和主机端(Host)运行。设备端的运行程序是程序的核心部分，是任务真正并行化计算的函数所在。这时任务通常本分为相互关联性较低的模块，每个模块在不同的Block上不同的线程(Thread)上运行，从而将计算过程并行化，提高计算效率。通过将积分求解的全部计算过程进行分类，将数据关联性较低的计算部分传入CUDA架构进行并行处理，以提高数据求解计算效率。

所述后处理，通过边界元方法计算得到的结果数据采用Matlab软件直观地呈现分析云图，便于设计者查看并修改模型。

由于边界面网格单元可以直接由模型获取，同时借助高效的边界元分析计算过程，使得建模过程中可以直接插入边界元的分析计算得到当前模型的仿真分析结果。根据分析结果直接修改结构模型，实现快速迭代的意图。也就是说，后处理在建模过程中直接触发边界元的分析计算得到每个节点单元的计算数据，根据计算数据进行后处理渲染，得到直观云图。

所述数据处理模块，针对计算前处理的网格单元数据、载荷数据；计算后处理的结果数据、用户交互数据以及多阶段仿真分析的数据集，本发明给出具体的数据管理结构，如图3所示。具体操作如下。

1.数据结构采用树状分支连接，主干支点依赖于建模的各个成熟度节点。

2.每一个主干支点包括两项分支节点：计算前处理数据、计算后处理数据。

所述计算前处理数据包含离散单元的节点、单元数据；施加的载荷数据；用户交互数据。其中交互数据具有可继承性，载荷数据具有半可继承性，可以用于此主干支点的其他后续主干支点使用。

所述计算后处理数据包含计算结果数据以及用户交互数据，这两个数据均不具有可继承性。

所述半可继承性，由于模型上载荷施加面在后续建模操作中可能发生改变或销毁，载荷数据的继承需要进行条件判断：如果载荷施加位置未发生更改，则后续主干支点可以继承；否则将载荷数据释放。

3.数据管理结构中包含两个数据操作，分别是：数据转换操作；数据传输操作。所述数据转换操作包含两方面，第一是将离散单元数据转换为可计算的节点、单元数据结构；第二是在用户交互过程中，将计算结果转换为用户想要查看的形式。

所述数据传输操作也包括两方面，第一是可继承性数据的传输，第二是不同主干结点计算结果向后处理过程的传输。

所述成形节点管理模块是针对机械结构设计建模过程的不同成熟度下的仿真分析和结构设计的管理。在机械结果迭代设计过程中，CAD几何建模与CAE仿真分析过程不断切换的操作由于模型数据的交叉，必须时刻对模型数据进行大量的判定及冗余存储，需要很多不必要的时间及存储成本；同时，对于仿真计算而言，每次的迭代都会涉及大量数据输入、输出以及整理操作，过多的迭代过程将引起冗余操作，降低设计效率。因此本发明在成形迭代过程中加入节点管理模块，通过初步规定的模型成熟度，在每一个成熟度节点进行迭代操作；同时结合具体情况可以改变或增加成熟度节点以达到产品设计要求。

所述节点管理包括：成熟度节点编辑；迭代模型的保存及调用；计算结果数据的保存及调用；当前模型的保存及调用。

所述成熟度节点编辑，是指设计师改变事前确定的成熟度节点数量；或结合实际情况对已完成的成熟度节点进行删除操作；或在历史树尾端添加成熟度节点。

所述迭代模型保存及调用，是在成熟度节点迭代过程中，仿真计算之前需要保存当前模型数据，使得设计师可以通过操作历史树随时调用查看节点上的模型。

所述计算结果数据的保存及调用，是在仿真计算之后保存计算结果到硬盘上，使得设计师在操作历史树节点上可以随时查看仿真分析结果。

所述当前模型的保存及调用，是在仿真计算或查看历史树节点数据之前保存当前模型，在完成操作之后可以恢复之前模型，继续进行结构建模设计过程。

综上所述，多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形模块的一体化快速产品迭代成形方法，是指：在机械结构迭代设计过程中，在特定成熟度下进行快速的模型前处理及仿真分析计算，并得到计算结果，根据计算结果继续几何建模过程或修改几何模型。经过若干成熟度节点的快速迭代过程可以有效加速产品的成形过程；同时，设计师通过操作历史树上的节点可以随时切换查看某一成熟度下的模型及仿真结果。

所述模型成熟度节点是由设计者在构建模型之前根据目标任务书以及性能指标确定的若干阶段性节点，用于迭代过程中的仿真分析。节点的数量及阶段是动态可变化的。

所述操作历史树，本发明为了有效管理全迭代成形周期内的所有成熟度节点数据，搭建了操作历史树结构，用于设计师随时查看某一成熟度节点的模型及仿真结果。

本发明在PTC的结构设计功能基础上将快速仿真分析结合与建模分析功能结合，在多级成熟度节点概念上，避免复杂前处理操作，最大化提升仿真分析计算过程，并利用边界单元法统一几何、分析模型，从而避免模型转换操作，进一步深化结构设计和仿真分析的一体化程度，完成快速迭代成形的机械产品结构设计，满足设计师提升工作效率的要求，加快产品研发速度，促进制造业领域的发展。

本发明的关键点在于：

1.引入边界单元方法实现几何和分析模型的统一，避免结构设计和仿真分析过程的割裂进而导致的前处理及模型转化等冗余操作；

2.利用边界单元法可以显著减少复杂的网格剖分、特征简化等传统仿真分析必须的前处理操作；

3.通过在构建模型之前根据目标任务书以及性能指标确定的若干阶段性节点定义模型成熟度节点，确保仿真分析过程和结构建模设计过程的匹配及实现并行化设计过程；

4.采用树状分支连接管理的数据结构，有效协调前处理数据、分析计算数据、交互数据等数据集的管理及操作；

5.定义成形节点管理模块，有效管理多级成熟度节点下的模型和分析结果数据，确保设计师随时切换查看结构及分析结果；

6.借助快速多极方法及CUDA硬件并行计算特性加速仿真计算过程，确保一体化结构设计过程的及时响应。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形装置，其特征在于：其包括结构设计平台、仿真分析模块、数据处理模块、节点管理模块；

所述结构设计平台用于机械结构的建模设计，所述仿真分析模块、所述数据处理模块、所述节点管理模块均基于所述结构设计平台的二次开发接口进行功能性扩充；

所述仿真分析模块采用边界元算法直接用面单元离散网格数据进行数值分析计算，建模过程中的几何模型利用边界面离散网格单元算法得到单元数据，通过接口函数传递给边界单元数值算法计算；

所述数据处理模块针对所述仿真分析模块的计算前处理的网格单元数据与载荷数据，并针对计算后处理的结果数据、用户交互数据以及多阶段仿真分析的数据集进行数据处理而给出数据管理结构；

所述节点管理模块针对机械结构设计建模过程的不同成熟度下的仿真分析和结构设计的管理。

2.如权利要求1所述的多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形装置，其特征在于：所述结构设计平台采用PTCCreo三维建模软件作为支撑平台。

3.如权利要求1所述的多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形装置，其特征在于：所述仿真分析模块包括网格单元离散部分、边界元分析计算部分以及后处理部分；所述网格单元离散部分采用ACIS的Facet模块划分得到边界面三角网格单元，通过数据整理得到计算所需要的单元数据结构；所述边界元分析计算是利用边界元法积分等式，采用快速多极算法，并借助计算机统一计算架构，通过离散得到数值计算等式计算物理问题；所述后处理通过计算得到的结果数据采用Matlab软件直观地呈现分析云图。

4.如权利要求3所述的多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形装置，其特征在于：所述单元数据结构包括节点坐标信息、节点所属面标记信息、节点的邻接节点标记信息、节点的邻接单元标记信息、单元的三个节点、单元的载荷信息、单元所属面标记信息、单元的邻接单元标记信息。

5.如权利要求3所述的多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形装置，其特征在于：所述后处理在建模过程中直接触发边界元的分析计算得到每个节点单元的计算数据，根据计算数据进行后处理渲染，得到直观云图。

6.如权利要求1所述的多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形装置，其特征在于：所述数据处理模块的数据结构采用树状分支连接，主干支点依赖于建模的各个成熟度节点；每一个主干支点包括两项分支节点：计算前处理数据、计算后处理数据；所述计算前处理数据包含离散单元的节点、单元数据，施加的载荷数据，用户交互数据；所述计算后处理数据包含计算结果数据以及用户交互数据，这两个数据均不具有可继承性。

7.如权利要求6所述的多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形装置，其特征在于：用户交互数据具有可继承性，载荷数据具有半可继承性，能用于此主干支点的其他后续主干支点使用。

8.如权利要求6所述的多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形装置，其特征在于：所述数据管理结构中包含两个数据操作：数据转换操作、数据传输操作；所述数据转换操作包含两方面：第一方面是将离散单元数据转换为可计算的节点、单元数据结构，第二方面是在用户交互过程中，将计算结果转换为用户想要查看的形式；所述数据传输操作也包括两方面：第一方面是可继承性数据的传输，第二方面是不同主干结点计算结果向后处理过程的传输。

9.如权利要求1所述的多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形装置，其特征在于：所述节点管理包括成熟度节点编辑、迭代模型的保存及调用、计算结果数据的保存及调用、当前模型的保存及调用；所述成熟度节点编辑是指设计师改变事前确定的成熟度节点数量，或结合实际情况对已完成的成熟度节点进行删除操作，或在历史树尾端添加成熟度节点；所述迭代模型保存及调用是在成熟度节点迭代过程中，仿真计算之前需要保存当前模型数据，使得设计师能通过操作历史树随时调用查看节点上的模型；所述计算结果数据的保存及调用是在仿真计算之后保存计算结果到硬盘上，使得设计师在操作历史树节点上能随时查看仿真分析结果；所述当前模型的保存及调用是在仿真计算或查看历史树节点数据之前保存当前模型，在完成操作之后能恢复之前模型，继续进行结构建模设计过程。

10.一种如权利要求1至9中任意一项所述的多级成熟度下机械结构一体化快速产品迭代成形装置的一体化快速产品迭代成形方法，其特征在于：在机械结构迭代设计过程中，在特定成熟度下进行快速的模型前处理及仿真分析计算，并得到计算结果，根据计算结果继续几何建模过程或修改几何模型；经过若干成熟度节点的快速迭代过程有效加速产品的成形过程；同时，设计师通过操作历史树上的节点随时切换查看某一成熟度下的模型及仿真结果。