fieldcraft - 纯 Rust 编写的开源 CAE 应用，从参数化零件到有限元求解

fieldcraft 是 tangency-labs 维护的一个开源 CAE（计算机辅助工程）应用，用纯 Rust 编写。按项目自述，它试图把一条完整的分析链路放进同一个工具里：从参数化实体零件出发，划分四面体或六面体网格，定义材料、约束与载荷，求解，再查看结果；同时还能写出 Abaqus、Nastran 和 LS-DYNA 的计算文件。它面向的是需要做结构、热或流动分析、又希望工具可脚本化、可被程序驱动的工程师与研究者——桌面应用、命令行和 AI 代理通过 MCP 调用的是同一套命令。

维护者与状态

项目由 tangency-labs 维护，仓库创建于 2026-10-13，最后一次提交在 2026-11-07。最新发布版本为 v0.7.5，发布于 2026-11-05。截至 2026-11-09，仓库星标数为 348。

据项目自述，当前状态是「早期但端到端可用」：打开零件、划网格、定义分析、求解、查看结果这条链路已经能跑通，非线性隐式求解器（大变形、塑性、橡胶材料）也已就位。六面体网格是当前的重心，后续计划包括屈曲与弧长法、接触，以及更广的材料与多物理场库。

主要能力

以下内容均据项目 README 自述，未经本站独立验证。

• 几何输入：读取 SolidCraft 设计文件（.solidcraft），保留面、边、体的持久名称；也支持带面标记的 3MF 网格，并提供焊接、流形性、朝向、自相交等表面检查。
• 网格划分：约束 Delaunay 四面体（tet4、tet10），带精确谓词与有效性校验；Delaunay 细化、光顺与薄片单元清除；通过扫掠、旋转、映射生成结构化六面体（hex8、hex20），支持把零件切分为多个 cell 后生成共形多块六面体，也提供适用于任意零件的八叉树全六面体网格；另有二维四边形与三角形网格，以及按单元和按集合的质量指标。
• 单元库：实体单元（tet4、tet10、wedge6、hex8 含非协调模式、hex20 全积分与减缩积分、用于近不可压材料的 u–p 混合单元）、平面应力、平面应变、轴对称、桁架、Timoshenko 梁、MITC3/MITC4 壳、弹簧、阻尼器与集中质量。
• 模型定义：集合绑定到几何名称，重新划网格后仍然有效；各向同性与正交各向异性弹性、J2 塑性（各向同性/随动硬化、Johnson–Cook）、Johnson–Cook 损伤、neo-Hookean、Mooney–Rivlin 与 Yeoh 超弹性、热属性；固定、位移、对称与温度条件；力、力矩、压力、重力、离心与热载荷；参考点及运动耦合与分布耦合；支持撤销、重做，模型文件为可文本比对的 .fieldcraft。
• 求解器：线性静力与模态（超节点 Cholesky、块 Lanczos）；非线性静力用 Newton–Raphson 加自动增量，所有实体单元支持大变形（总拉格朗日格式）、随动压力、有限应变与小应变塑性（与显式求解器共用同一返回映射）、橡胶与热应变；稳态与瞬态传热及热应力耦合；显式动力学含塑性、损伤、侵蚀与刚性墙；D3Q19 格子玻尔兹曼流动，可输出作用在零件表面上的力。项目称结果不随线程数变化。
• 结果与验证：应力、应变、位移云图与图例，变形形状、模态、显式与非线性帧、探针与反力求和；视口中绘制支撑、载荷、参考点与耦合。项目称每项能力都在 tests/oracle 中对照闭式解与公开基准（NAFEMS、MacNeal–Harder、Scordelis–Lo、elastica、Hill 塑性圆柱、Rivlin 管）校验，176 个量中 170 个通过、6 个为已记录的已知失败。

使用入口

仓库地址：tangency-labs/fieldcraft；文档站点：fieldcraft 文档。

据项目说明，各平台的分发方式为：macOS 打开 .dmg 拖入 Applications（Apple silicon 与 Intel）；Windows 解压后运行 fieldcraft.exe；Linux 使用 .AppImage 或 .tar.gz；也可以直接在浏览器中试用，无需安装。命令行工具 fieldcraft-cli 随每个安装包提供，AI 代理通过 MCP 连接它。

从源码构建需要 Rust 1.95 或更高版本，并安装 wasm32-unknown-unknown 目标。README 给出的常用命令包括：

cargo xtask ci
cargo xtask test --heavy
cargo run -p fieldcraft-cli -- commands
cargo run -p fieldcraft-cli -- run script.json
cargo run -p fieldcraft-cli -- snapshot script.json --out shot.png
cargo run -p fieldcraft-cli -- mcp

项目还附带若干可直接求解的示例（落锤冲击、橡胶密封圈、加热支架、六面体网格支架、自行车曲柄臂、绕支架流动），可从 File ▸ Samples 打开，或用 fieldcraft --sample NAME 启动后直接求解。

许可与限制

按仓库信息，许可证为 Apache-2.0。需要注意的是，项目 README 自述采用 MIT 或 Apache-2.0 双许可、由使用者选择，与仓库元数据标注的单一 Apache-2.0 不一致，实际授权范围建议以仓库中的 LICENSE 与 NOTICE 文件为准。

已知限制方面，项目自述视口目前不绘制流动结果，格子玻尔兹曼算例只能得到数值而无法在界面中查看云图；六面体网格虽已覆盖扫掠、旋转、映射、多块共形与八叉树等多种路径，但屈曲、弧长法与接触尚未实现，材料与多物理场库仍在扩充中。验证套件中存在 6 个已记录的失败量，使用相关能力前应查阅 docs/oracle.md。此外，项目声明自身为独立项目，与 Dassault Systèmes、MSC Software、Siemens、Ansys 无隶属或背书关系，Abaqus、Nastran、LS-DYNA 等名称仅用于描述文件兼容性。

隐私方面，据项目说明，首次启动会询问一次是否共享匿名使用数据（仅涉及使用了哪些工具，不含模型内容），可在设置中更改，或用 FIELDCRAFT_TELEMETRY=0 关闭；崩溃报告与日志保留在本机。