YiYaoFlow：面向结构静力分析的云 CAE 工作台

YiYaoFlow 是一个前后端分离的浏览器端 CAE 工作台，覆盖结构静力分析的基础流程：几何创建或 STEP 导入、网格生成、材料与边界载荷设置、求解器计算、结果云图查看。

项目当前以 FastAPI + Vue 3 + VTK.js 为主体，后端通过插件机制接入结构求解器。默认流程适配 CalculiX，也可以通过 plugin.yaml 和 Python 适配器接入其他命令行或自研求解器。

功能特性

• 几何建模：支持长方体、球体、圆柱体参数化创建和 STEP/STP 文件导入。
• 网格生成：使用 Gmsh 生成体网格，失败时可降级生成表面网格用于显示。
• 前处理：支持材料参数、固定节点集、多载荷项和载荷方向设置。
• 求解执行：通过求解器插件动态发现和运行求解器，支持异步任务进度轮询。
• 后处理：将结果转换为 VTK 文件，在浏览器中查看位移和 Von Mises 应力云图。
• 算例管理：支持算例创建、重命名、删除和工作流状态保存。
• 文件访问：工作区产物通过受控文件 API 暴露，不直接挂载整个工作目录。

技术栈

模块	技术
前端	Vue 3, Vite, Pinia, Element Plus, VTK.js
后端	FastAPI, Pydantic, uvicorn
几何/网格	Gmsh, meshio
数值/结果	NumPy, SciPy, VTK, PyVista
求解器	CalculiX 或其他结构求解器插件
任务调度	ThreadPoolExecutor + API 轮询

目录结构

.
├── backend/                 # FastAPI 后端、CAE 服务、求解器插件管理
├── front/                   # Vue 3 前端工作台
├── docs/                    # 设计文档、插件说明和课程材料
├── README.md                # 项目总览和快速上手
└── .gitignore

运行过程中后端会在 backend/app/workspace/ 下生成算例产物。求解器插件通常放在 backend/app/plugins/ 下；该目录被 .gitignore 忽略，开源分发时需要使用者自行安装插件和二进制文件。

环境要求

• Python >=3.11
• Node.js ^20.19.0 || >=22.12.0
• uv
• npm
• CalculiX 或其他符合插件接口的结构求解器可执行文件

如果没有内置插件二进制文件，需要手动准备求解器。例如 CalculiX 插件可以通过插件目录提供 bin/ccx.exe；如果插件已注册但没有携带可执行文件，也可以通过环境变量指定回退路径：

$env:CCX_EXECUTABLE="E:\CalculiX-2.23.0-win-x64\bin\ccx.exe"

快速开始

1. 启动后端

cd backend
uv python pin 3.11
uv sync
uv run uvicorn app.main:app --reload --host 127.0.0.1 --port 8000

健康检查：

http://127.0.0.1:8000/api/health

2. 启动前端

另开一个终端：

cd front
npm install
npm run dev

访问 Vite 输出的地址，通常是：

http://127.0.0.1:5173/

开发环境下前端默认请求 /api，front/vite.config.js 会把它代理到 http://127.0.0.1:8000。

基本使用流程

1. 创建或导入几何：在工作台中创建参数化几何，或导入 STEP/STP 文件。
2. 生成网格：设置网格尺寸后提交网格任务，等待任务完成。
3. 设置材料：填写弹性模量和泊松比。
4. 选择节点：在 3D 视口中选择固定节点和一个或多个载荷节点集。
5. 选择求解器：前端会从 GET /api/solver/plugins 获取可用插件。
6. 提交求解：求解任务通过后台任务执行，前端轮询状态和日志。
7. 查看结果：切换位移或 Von Mises 应力云图，检查结果文件链路。

只有形成有效体网格的算例可以进入求解；表面网格可用于预览，但不会提交给结构求解器。

核心 API

API	说明
GET /api/health	后端健康检查
GET /api/solver/plugins	获取可用求解器插件
POST /api/mesh/tasks	启动异步网格任务
POST /api/solver/tasks	启动异步求解任务
GET /api/tasks/{task_id}	查询任务状态、进度和日志
GET /api/files/{job_id}/{stage}/{filename}	访问受控工作区文件

完整接口细节见 backend/README.md。

求解器插件

每个求解器插件位于 backend/app/plugins/<PluginName>/，至少包含：

backend/app/plugins/<PluginName>/
├── plugin.yaml
├── adapter.py
└── bin/
    └── solver executable

最小清单示例：

id: calculix
name: CalculiX
version: "2.23"
backend: python
entry: adapter.py
class: CalculiXPlugin
executable: bin/ccx.exe

插件目录被 .gitignore 忽略，避免把大型求解器二进制和许可文件直接提交到仓库。克隆开源仓库后，如果 GET /api/solver/plugins 返回空列表，请先放置插件目录；如果插件存在但找不到求解器程序，再配置对应的外部可执行文件路径。