CN102142047A - 可在电脑内被执行的方法、可读取式电脑媒体及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种可在电脑内被执行的方法、可读取式电脑媒体及其系统，能以一有限元素分析模型来处理一产品的一时间逼近模拟试验。其中，该有限元素分析模型包括至少一多尺度子结构。该产品的时间逼近模拟试验是以第一组时间尺度和第二组时间尺度来处理，该第一组时间尺度和该第二组时间尺度是在该有限元素分析模型里有不一样的有效长度，而当第一组时间尺度用于全面结构或主集体，第二组时间尺度则用于子结构或是副集体，且第一组时间尺度的时间步骤系大于第二组时间尺度，然后在每一次第一组时间尺度求解过程的最后将所有的响应同步化。

Description

可在电脑内被执行的方法、可读取式电脑媒体及其系统

技术领域

本发明涉及一种方法、系统和软件产品，应用在帮助一结构的电脑工程分析，特别是涉及一种包括有多尺度子结构的一工程结构的有限元素分析的执行，其中，多尺度指子结构和全面工程结构在有限元素分析里有不一样的尺度。

背景技术

有限元素方法〔有时会说有限元素分析〕是一种用于求解偏微分方程组或积分方程组的数值技术，这一解法基于完全消除微分方程，即将微分方程转化为代数方程组〔稳定情形〕，或将偏微分方程(组)改写为常微分方程(组)的逼近，这样可以用标准的数值技术〔例如欧拉法(Euler’smethod)，龙格-库塔方法(Runge-Kutta)等〕求解。

有限元素分析对于汽车的制造而言，无论是在对交通工具气动表现的优化，或是交通工具全面结构的优化，都逐渐变的越来越流行。类似的情况，航空制造也依赖有限元素分析来预测飞机的一些表现，并以此订定出第一标准模型，以供日后使用。半导体电子装置的设计也会使用有限元素分析来分析像是电子动力学、扩散、热传学等等。另外，有限元素分析也越来越广泛的使用在分析一些消费性产品的表现像是烤箱、搅拌机、灯光系统和很多塑胶产品。其实，有限元素分析还被应用在许多想得到的不同领域，像是塑胶模具设计、核子反应模型、点焊过程的分析、微波天线的设计、车辆冲击的模拟和生物医学的应用，像是义肢的设计。简单的说，有限元素分析使设计更快速、最大生产力、效率提升、及在许多垂直连贯产业基层和重工业的产品优化，且最常使用在建立第一组标准模型。

其中，有限元素分析最具挑战的任务，是模拟一个像是车辆撞击或是金属变形的冲击事件。在典型的汽车里，有很多比较大的焊接处用于连接形成车体架构的构件，为了精准的模拟汽车的全面状况，这些焊接处有必要被精准的被模型化。大部份来说，焊接处彼此间相距二到三厘米左右，而每一个焊接处大概有四到九毫米不等的直径，一般而言，每一个焊接处会被作成不是一个非常短的梁元素模型，就是做成由多个固体元素组成一群集与该焊接处(通常是贝壳状)差不多大小的模型。有了现代电脑的改善，有限元素分析的使用者(如工程师或科学家之类的)可对焊接处有更详细的研究，也就是说会需要更小的焊接处模型，有时候，比较详细的焊接处模型包含了有效长度至少小于焊接处模型一个层级以上的固体元素，如，小于焊接处模型十倍的固体元素，当像如焊接处模型一般的子结构是如此细微的网状结构时，该全面结构的时间逼近模拟就会受到影响。

由于在有限元素方法里的显式求解器的限制，为了维持在分析细部网状结构焊接处模型时的一数值求解过程可以稳定，需要一个更小的时间步骤，这样的话，在执行整体结构的时间逼近模拟试验时，就会花上至少一个层级以上更多的时间来完成，这样并不是适宜的生产方式。因此，当一工程结构的部份元件被作成一个或多个细微网状子结构的模型时，会需要一个新的方法和系统来执行一使用有限元素分析的工程结构的时间逼近模拟试验。

由此可见，上述现有的有限元素方法，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的可在电脑内被执行的方法、可读取式电脑媒体及其系统，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的有限元素方法存在的缺陷，而提供一种新型结构的可在电脑内被执行的方法、可读取式电脑媒体及其系统，所要解决的技术问题是使其能以一有限元素分析模型来处理一产品的一时间逼近模拟试验，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种可在电脑内被执行的方法，该方法是运用一有限元素分析模型(finite element analysis model)来处理一产品的一时间逼近模拟试验(time-marching simulation)，其中，该有限元素分析模型是包括至少一多尺度子结构(multiscale substructure)，其方法是包括：定义，经由一电脑内的一应用模块，以一有限元素分析模型来表示及定义一产品，该有限元素分析模型包括了一全面结构(overall structure)及至少一多尺度子结构，该全面结构包括了一个或多个主代表段(master representationsegment)，每一个主代表段会对应到一个至少一多尺度子结构；执行，经由电脑内的该应用模块，以第一和第二组时间刻度(timescale)来执行该产品的一时间逼近模拟试验，其中，当该第一组时间刻度是用于获得该全面结构的结构响应(structural response)的时候，该第二组时间刻度是用于获得每一个至少一多尺度子结构的结构响应；及同步化，经由电脑内的该应用模块，在每一个求解过程结束的时候，将该全面结构的结构响应及该至少一多尺度子结构的结构响应同步化，其中，该求解过程是以主代表段对应的第一组时间刻度为主，而上述该结构响应会被存入在一个储存装置里的一个档案，并依照使用者的命令图像化且显示在一显示器上。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的方法，该每一个至少一多尺度子结构是以多个固体元素的方式被模型化，而该固体元素的特征明显的在尺寸上小于其它用于全面结构模型化的元素。

前述的方法，该第二组时间刻度至少小于该第一组时间刻度一数量级(order of magnitude)或是小于第一组时间刻度十倍。

前述的方法，该至少一多尺度子结构是以不同于全面结构的方式被模型化。

前述的方法，该用于至少一多尺度子结构的第二时间尺度不同于第一时间尺度。

前述的方法，该每一个至少一多尺度子结构的响应包括结构上的错误(structural failures)。

前述的方法，该电脑系统包括至少一处理器，该处理器用于执行该有限元素分析彼此间独立且并行的模拟试验，也就是该全面结构的模拟试验及该每一个至少一多尺度子结构的模拟试验。

前述的方法，该一个或多个主代表段用于将所对应到的一至少一多尺度子结构的线段和全面结构联结在一起。

前述的方法，该每一个至少一多尺度子结构代表一个或多个产品的焊接处。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一可读取式电脑媒体，包含多个命令，可控制一电脑系统以一有限元素分析模型来处理一产品的一时间逼近模拟试验，该有限元素分析模型系包括至少一多尺度子结构。

本发明的目的及解决其技术问题另外再采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一以一有限元素分析模型来处理一产品的一时间逼近模拟试验的系统，该有限元素分析模型包括至少一多尺度子结构，而该系统包括：一主存储器，用于储存电脑可读取式代码，该电脑可读取式代码用于一有限元素分析应用模块；至少一处理器与该主存储器连接，该至少一处理器可执行储存于主存储器内的电脑可读取式代码，并使有限元素分析应用模块可照下列方法执行作业：定义一有限元素分析模型来表示一产品，该有限元素分析模型包括了一全面结构(overall structure)及至少一多尺度子结构，该全面结构包括了一个或多个主代表段(master representationsegment)，每一个主代表段会对应到一至少一多尺度子结构；以第一和第二组时间刻度(timescale)来执行该产品的一时间逼近模拟试验，其中，当该第一组时间刻度用于获得该全面结构的结构响应(structural response)的时候，该第二组时间刻度用于获得每一个至少一多尺度子结构的结构响应；及在每一个求解过程结束的时候，将该全面结构的结构响应及该至少一多尺度子结构的结构响应同步化，其中，该求解过程以主代表段对应的第一组时间刻度为主，而上述该结构响应会被存入在一个储存装置里的一个档案，并依照使用者的命令图像化且显示在一显示器上。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本发明提供了一种可在电脑内被执行的方法、可读取式电脑媒体及其系统，可以一有限元素分析模型来处理一产品的一时间逼近模拟试验，其中，该有限元素分析模型包括至少一多尺度子结构，根据本发明的观念，一产品的有限元素分析模型是以一时间逼近模拟试验来定义；而“多尺度”则是指像多种不同大小的时间步骤的时间尺度，如，当全面主结构可能需要一个特定的时间步骤大小，来维持一个在有限元素分析里显示求器的一个稳定求解过程时，一子结构就会需要另一个不同大小的时间步骤。该有限元素分析模型包括一全面结构，和至少一多尺度子结构，而每一个子结构系对应到定义在全面结构里的一些主代表段，而多尺度子结构就像是焊接处一样，该焊接处广泛的在制造的汽车结构里。

以该全面结构为底的有限元素分析模型的有效尺寸，至少大于以该子结构为底的有限元素分析模型的有效尺寸一个等级(如十倍大)，故，每一个子结构在有限元素分析模型里的大小都不同；换句话说，一第一子结构和一第二子结构可以是不一样的，因此，也会有不一样的时间尺度需求。

一个产品的时间逼近模拟试验可以依照第一组时间尺度和第二组时间尺度来处理，当该第一组时间尺度应用在全面结构，或者说是主集体时，该第二组时间尺度应用在子结构，或者说是副集体，且由于有限元素分析模型的彼此长度大小的不同，第一组时间尺度所需运作的时间大于第二组时间尺度，两个集体之响应的同步化动作发生在每一次求解过程的最后，该求解过程的时间对应到第一组时间尺度，该响应包括，主代表段的变形，但不局限一定要有。

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：多尺度子结构的一工程结构的有限元素分析的执行，能处理一产品的一时间逼近模拟试验。

综上所述，本发明可在电脑内被执行的方法、可读取式电脑媒体及其系统，能以一有限元素分析模型来处理一产品的一时间逼近模拟试验。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1A是根据本发明的一实施例可能使用的一电脑方块图；

图1B是根据本发明的一实施例可能应用的一网络架构说明图示；

图2A是一梁元素的示意图；

图2B是一固体元素的示意图；

图2C是根据本发明的一实施例，来表示一主代表段的几个该固体元素的群集范例；

图3A到图3C是根据本发明的一实施例，以二维的方式，呈现出用于连接两个不同方向构件的主代表段的一说明图；

图4是根据本发明的一实施例，以二维的方式，定义出用于有限元素分析模型的子结构的说明图；

图5是根据本发明的一实施例，处理以有限元素分析模型来模拟一产品的一时间逼近模拟试验的流程图，且其中，该有限元素分析模型包括至少一多尺度子结构；

图6A是根据本发明的一实施例，表示出用于执行一产品的时间逼近模拟试验的第一组时间尺度和第二组时间尺度的说明图；以及

图6B是根据本发明的一实施例，表示出一使用有限元素分析的同步化过程时间表的说明图。

100：电脑系统            102：总线

104：处理器              106：模块

108：主存储器            110：第二存储器

112：硬盘驱动器          114：可移除式的储存驱动器

118：可移除式储存单元    120：接口

122：可移除式的储存单元  124：沟通接口

130：数据进出控管接口    152：网络计算装置

154：网络计算装置        156：网络计算装置

158：网络计算装置        160：网络计算装置

202：梁元素              202A：梁元素的节点

202B：梁元素的节点

204：以一个固体元素为群集的模型

322：构件                324：构件

326：主代表段            402：9x9的正方体元素模型

404：圆形的边界和微小的网状结构

500：本发明的流程图

610：本发明的第一实施例的第一组时间尺度

612：本发明的第一实施例的第一组时间尺度的时间间隔

620：本发明的第一实施例的第二组时间尺度

622：本发明的第一实施例的第二组时间尺度的时间间隔

630：本发明的第一实施例的第一组时间尺度求解过程的最后

650：本发明的第二实施例的第一组时间尺度

652：本发明的第二实施例的第一组时间尺度的时间步骤

660a：本发明的第二实施例的第二组时间尺度

662a：本发明的第二实施例的第二组时间尺度的时间步骤

660b：本发明的第二实施例的第二组时间尺度

662b：本发明的第二实施例的第二组时间尺度的时间步骤

660c：本发明的第二实施例的第二组时间尺度

662c：本发明的第二实施例的第二组时间尺度的时间步骤

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的可在电脑内被执行的方法、可读取式电脑媒体及其系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

为了更容易叙述本发明，有必要先对一些会在整篇揭露内容里被用到的名词提供定义，该定义主要是为了方便了解和描述本发明的一实施例。该定义可能看起来像是限制在本实施例内，实际上的应用远远超越本实施例，像是以下的技术：

有限元素分析(Finite Element Analysis or FEA)

隐式有限元素分析(implicit FEA)，是参照Ku＝F，其中K是等效劲度矩阵(effective stiffness matrix)，u是未知的位移阵列(displacementarray)，而F是等效负载阵列(effective loads array)，其中，当F是一种右手负载阵列(right hand side loads array)，K是一种左手劲度矩阵(lefthand side stiffness matrix)，而求解过程会在一等效劲度矩阵分解为因子的全域阶层(Global Level)被执行，且函数是劲度、质量及阻尼，譬如，以尼马克(Newmark)积分法来求解。

显式有限元素分析(Explicit FEA)，是参照Ma＝F，其中M是对角化质量阵列(diagonal mass array)，a是未知的节点(nodal)加速度阵列及F是等效负载阵列，且可在一未分解因子的元素阶层(element level)矩阵来完成求解，譬如，中央差分法(central difference)。

梁元素，是一种两个节点的一维有限元素分析。

固体元素，是一种有容积的三维有限元素分析，比较典型的固体元素可能包括像是四面体，六面体或者其它相关的，但并不局限于此。

本发明的实施例会边参照图1A到图6B边讨论之，依照这些图做的细部说明是为了使本发明相关技术领域的实施例能让人容易体会。

根据这些图示，本发明可能是用硬件、软件或两者结合来完成的工具，或是可用在一电脑系统或其他处理系统的工具。事实上，在本发明的一个实施例中，导向用一个或多个电脑系统来完成本发明的功能，就像是图1A中所示的一电脑系统100，该电脑系统100包括一个或多个处理器，像是处理器122，该处理器122是与电脑内部的总线120连结沟通，有多种的软件根据此电脑系统来描述，之后，任一个熟知该项技艺之人士，都会知道怎么用其他电脑系统或是电脑结构来达成本发明的手段。

电脑系统100还包括一主存储器108，也就是所谓的随取存储器(random access memory)，同时也可能包括一第二存储器110，而该第二存储器110可能包括像是一个或多个硬盘驱动器112，以及/或者，一个或多个可移除式的储存驱动器114，代表的像是一软盘机驱动器、一磁带驱动器及一光盘驱动器等等。可移除式的储存驱动器114是以一个现有习知的方法来读取或者是写入一个可移除式储存单元118，这可移除式储存单元118可能是一个软盘、磁带或是光盘等等，另外，如图中所示，可移除式储存单元118包括一电脑读取媒体，该电脑读取媒体储存有电脑软件数据。

第二存储器110可能包括其它类似容许电脑程序或其他程序可以被载入电脑系统100的介质，这介质可能会是一可移除式的储存单元122和一接口120，例如，一个包含有程序的卡带和卡带接口〔如电动玩具之类的装置〕，一可移除式的存储芯片(如EPROM，通用串联总线(USB)的快闪存储器，或者PROM)及其相关的针脚，或是其他可移除式的储存单元122又或是一接口120可容许软件或是数据从可移除式的储存单元122传送到电脑系统100。通常，电脑系统100会被操作系统(OS)来控制，该操作系统(OS)会执行如处理时序、存储安排、网络、和数据进出控管的任务。

一沟通接口124连接于总线102，该沟通接口124容许软件和数据可以在电脑系统100和外接装置之间传输，这种沟通接口124可能会是一数据机、一网络接口〔如乙太网络卡〕、一沟通端子、一存储(PCMCIA)槽和一存储(PCMCIA)卡等等。

电脑100是以一组特别的规定〔或协定〕来与其他电脑装置做网络的数据沟通，在一网络中最常见的协定就是TCP/IP(Transmission ControlProtocol/Internet Protocol)，通常，沟通接口624处理一数据档案分装成较小的封包，或者将小的封包重新组成原数据档案，其中，该封包可用于网络传输，此外，沟通接口124还掌控每一个封包位址使之能传送到正确的，或者，截取预定的封包到电脑600。

在这里，如“可记录式电脑储存媒体”(computer recordable storagemedium)、“可记录式电脑媒体″(computer recordable medium)及“可读取式电脑媒体”(computer readable medium)之类的描述，都属于可移除式的储存驱动器114，以及/或者一个已安装硬盘驱动器112的硬盘，这电脑程序产品提供软件给电脑系统100，而这个发明就导向这样的电脑软件产品。

电脑系统100可能还包括一数据进出控管接口130，数据进出控管接口130提供电脑系统100存取荧幕、键盘、鼠标、印表机、扫瞄机、及绘图机等等。

电脑程序〔或电脑控制逻辑〕以应用模块106的方式被储存于主存储器108，和/或者第二存储器110，电脑程序可以透过沟通接口124被接收，这样的电脑程序，被执行的时候，会启动电脑系统100来执行如前述的本发明，特别地是，电脑程序被执行的时候，会启动处理器104来执行本发明的特色，依此，这样的电脑程序就如电脑系统100的控制器一般。

在本发明的一个实施例里，被嵌入一软件，该软件可能存有一电脑程序产品并且经过可移除式的储存驱动器114、硬盘驱动器112或者沟通接口124载入到电脑系统100，当应用模块106被处理器104执行时，处理器104就会执行本发明前述相关的函数。

主存储器108可能被一个或多个应用模块106载入，该应用模块106系被一个或多个处理器104执行，无论使用者是否有透过数据进出控管接口130来输入指令以完成想要的任务，在操作的状况里，当至少一处理器104执行其中一个应用模块106时，解会被计算并储存在第二存储器110内，此时，有限元素分析方法的时间逼近工程模拟就会把状况，透过数据进出控管接口130呈现给使用者，无论是以文字或是图像的方式。

在本发明的第一实施例中，一应用模块106方便使表示子结构(substructure)(如以点焊连结的物体)的固体元素进行转换，当一指示旗标(indication flag)被侦测到时，该应用模块106会以一个或多个固体元素来代替梁的定义。

图1B描绘出一电脑网络工作概况140，是本发明的第一实施例，包括多个网络计算装置152、154、156、158及160(如图1A的电脑系统100)，而该多个网络计算装置152、154、156、158及160连结于一数据网络150，且这些网络计算装置152-160可透过该数据网络150彼此沟通。数据网络150可能会像是一网际网络、一区域网络(LAN)、一广域网络(WAN)、一无线网络、或一数据网络包含公用及私用的网络。在本发明的第一实施例中，用于一工程分析(如有限元素分析)的一应用模块(像是图1A的应用模块106)可被该网络计算装置156执行，使用者用在准备输入档的一前处理(pre-processing)软件模块也被设置在网络计算装置156内。以该应用模块来执行该工程分析，并透过一后处理(post-processing)模块将工程分析的内容以数值或图像的形式来表现。而在本发明的第二实施例，用于一工程分析的该应用模块是可在该网络计算装置160执行，一使用者可透过一如个人工作站一般的网络计算装置152，来准备用于描述物理结构(如一交通工具或是一以点焊连接的物体)的一输入档，而该输入档是经由数据网络150被传送到网络计算装置160，使工程分析方便被计算。且在应用模块被执行的过程中，该使用者可以在另一台网络计算装置156来监控工程分析的过程，最后，当完成工程分析时，使用者还可透过一后处理，以检索从存在网络计算装置160到网络计算装置152、154或156里的计算结果档案，来检验计算结果，而该结果通常包含以图像来表示的分析结果。

为了制造一像是汽车一样具有复杂结构的物品，有很多结构构件彼此透过一些机械的方式来连结，该方式像是点焊，而当模拟这样复杂的结构遇到巨大的变形时(如冲击)，该全面(overall)有限元素分析模型不只需要将结构构件包括进来，还需要将连接点，或者说焊接处(spot welds)包括进来。请参考图2A和图2B，分别根据本发明的第一实施例，可用于表示焊接处的一范例梁及一范例固体元素，梁元素202以两个节点202A及202B来定义的一维元素，习惯上，一非常短的梁元素可表示连接在结构(如交通工具)中的两个金属元件的焊接处，或者，一个焊接处还可能会以有一个204或多个固体元素的群集(cluster)来表示。

这些表示焊接处的固体元素会被聚集在一个群集(cluster)里，使得当该群集(cluster)受到一外力和力矩作用时，得以有所展现，像是在图2C中的几个固体元素群集范例，焊接处可能会在一个群集(cluster)中以一个或多个固体元素来表示，其中，六面体元素群集212、214、216及218分别表示1个元素、四个元素、八个元素及十六个元素。虽此处只举四个例子，然，本发明并不局限在这四个形态；相同的，其它如四面体也可以在本发明被使用。

以梁或者固体元素来表示的焊接处在全面有限元素分析模型里被称为主代表段。

图3A到图3C是根据本发明的第一实施例的一有限元素分析模型中的主代表段326的二维说明图，该主代表段326用于连接两个方向不同的部份结构或是构件322，324。在一个时间逼近有限元素分析模拟试验里，如当以一辆车受到一冲击时作的模拟，在每一次求解过程中，变形结构会被分析，依此，用于连接主部份结构或是构件的介质(像是焊接处)，可能也会改变形态，如图3A的范例，两个结构构件322和324，以焊接处326互相连接，在一个模拟试验求解的最后，该焊接处326变形成如图3B所示那样，其中，焊接处326的形状已经改变，而在另一个模拟试验求解的最后，结构变形的形状如图3C所示，且同样的，焊接处326的形状也有所改变。

根据本发明的观念，每一个当作焊接处的主代表段还可以更小的固体元素来塑成极微小的网状模型(finely mesh model)，每一个极微小的网状模型可想成一个可表示成主代表段的子结构，在子结构与主代表段之间的关系可以想成是以一个子结构来表示一个主代表段，或一个子结构来表示多个主代表段，换句话说，每一个子结构可代表在全面有限元素分析模型里所定义的主代表段；例如，几个焊接处可以被一个子结构模型来定义，又如图4所示的两个结构，第一个结构402包含了9x9的正方体元素模型，而第二个结构404包含了圆形的边界和微小的网状结构。

依照比较详细的模拟试验，一个或多个子结构可能被建构在以有限元素分析的一个主结构下，并根据主结构的长度不同，而使得结构模型可能会有不一样数目的元素，及可能会在不一样长度的时间步骤下来进行模拟试验。

图5是一个说明流程500的流程图，以一有线元素分析模型来对一产品进行一时间逼近模拟试验，其中，根据本发明的第一实施例，该有线元素分析模型包括至少一多尺度子结构(multiscale substructure)，而流程500可在软件内被执行。

流程500开始于步骤502，先定义一使用在一产品的时间逼近模拟试验的有限元素分析模型，而有限元素分析模型包含了一个主集体(master group)和一副集体(slave group)，当该主集体系包括一全面结构时，该副集体包括至少一多尺度子结构，每一个多尺度子结构可透过相对应的主代表段来对全面结构进行积分，且通常多尺度子结构会比全面结构还要微小的网状结构，如此，两个有限元素分析的模型(主集体和副集体)有特征上的不同，通常这种不同是至少有一个等级以上的(如十倍大小)。

为了让有限元素分析的显式求解器(explicit solver)能维持一稳定的求解过程，需要第一组和第二组时间尺度(timescale)来执行时间逼近模拟试验(步骤504)，当第一组用于主集体时，第二组便用于副集体，时间步骤的大小可根据有限元素分析模型长度的不同而改变。

最后一步骤506，在每一个第一组时间尺度求解的最后，将模拟的结构响应(structural responses)同步化，而模拟的结构响应包含了主代表段的变形。

时间逼近模拟试验可以用有多个处理器的电脑来执行，透过将主集体和副集体分开放在不同的区域并各别同时处理来完成模拟试验，另外主集体与副集体还各有一根处理器可进行同步化的作业。

图6A是根据本发明的第一实施例的一第一组时间尺度和第二组时间尺度的说明图，该两组尺度用于执行一产品的时间逼近模拟试验。第一组时间尺度610的时间间隔612为了应用在全面结构的模型上，而第二组时间尺度620的时间间隔622至少比第一组时间尺度610要来的小一个层级，并应用在子结构模型。在一时间逼近模拟试验里，全面结构响应(response)的解可在第一组时间尺度610的求解过程最后获得，然后，第二组时间尺度620里的子结构响应则直接由以主代表段为边界条件的相对方式来获得。

为了能够在下一个时间逼近模拟试验开始前，将子结构与全面结构的解联结在一起，根据本发明的第一实施例，将一个同步化的时间点设在T1，或者在第一组时间尺度求解过程的最后630。当时间逼近模拟试验持续进行时，该同步化可不断重复的在每一个第一组时间尺度求解过程的最后发生，例如，下一个同步化时间点在T2(图中未示)。

请参考图6B，本发明的第二实施例的一有限元素分析同步化的范例说明图，该范例至少包括一个有不一样时间尺度的子结构。如图中所示，一全面结构模型的模拟试验以第一组时间尺度650伴随时间步骤652来进行，而有三个子结构的模拟试验则以一第二组时间尺度660来进行，该三个子结构所对应的第二组时间尺度660分别是660a、660b及660c，且分别伴随不一样的时间步骤662a、662b及662c，其中，三个子结构的该时间逼近模拟试验是从同一个时间点，也就是从每一次全面有线元素分析模型求解过程的最后670a开始。根据在每一个子结构里固体元素的数量和元素的大小，每一个子结构会需要不一样的计算时间来完成模拟试验(如图中三个不同的时间结束点670b、670c及670d)，而在这里，同步化的时间点630，则是设在所有模拟试验的响应结果都结束的时候，也就是670b。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (11)

1.一种可在电脑内被执行的方法，该方法是运用一有限元素分析模型来处理一产品的一时间逼近模拟试验，其中，该有限元素分析模型是包括至少一多尺度子结构，其特征在于，其方法是包括：

定义，经由一电脑内的一应用模块，以一有限元素分析模型来表示及定义一产品，该有限元素分析模型包括了一全面结构及至少一多尺度子结构，该全面结构包括了一个或多个主代表段，每一个主代表段会对应到一个至少一多尺度子结构；

执行，经由电脑内的该应用模块，以第一和第二组时间刻度来执行该产品的一时间逼近模拟试验，其中，当该第一组时间刻度是用于获得该全面结构的结构响应的时候，该第二组时间刻度是用于获得每一个至少一多尺度子结构的结构响应；及

同步化，经由电脑内的该应用模块，在每一个求解过程结束的时候，将该全面结构的结构响应及该至少一多尺度子结构的结构响应同步化，其中，该求解过程是以主代表段对应的第一组时间刻度为主，而上述该结构响应会被存入在一个储存装置里的一个档案，并依照使用者的命令图像化且显示在一显示器上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该每一个至少一多尺度子结构是以多个固体元素的方式被模型化，而该固体元素的特征明显的在尺寸上小于其它用于全面结构模型化的元素。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该第二组时间刻度至少小于该第一组时间刻度一数量级或是小于第一组时间刻度十倍。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该至少一多尺度子结构是以不同于全面结构的方式被模型化。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该用于至少一多尺度子结构的第二时间尺度不同于第一时间尺度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该每一个至少一多尺度子结构的响应包括结构上的错误。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该电脑系统包括至少一处理器，该处理器用于执行该有限元素分析彼此间独立且并行的模拟试验，也就是该全面结构的模拟试验及该每一个至少一多尺度子结构的模拟试验。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该一个或多个主代表段用于将所对应到的一至少一多尺度子结构的线段和全面结构联结在一起。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该每一个至少一多尺度子结构代表一个或多个产品的焊接处。

10.一可读取式电脑媒体，包含多个命令，可控制一电脑系统以一有限元素分析模型来处理一产品的一时间逼近模拟试验，其特征在于，根据权利要求1所述的方法，该有限元素分析模型系包括至少一多尺度子结构。

11.一以一有限元素分析模型来处理一产品的一时间逼近模拟试验的系统，其特征在于，该有限元素分析模型包括至少一多尺度子结构，而该系统包括：

一主存储器，用于储存电脑可读取式代码，该电脑可读取式代码用于一有限元素分析应用模块；

至少一处理器与该主存储器连接，该至少一处理器可执行储存于主存储器内的电脑可读取式代码，并使有限元素分析应用模块可照下列方法执行作业：

定义一有限元素分析模型来表示一产品，该有限元素分析模型包括了一全面结构及至少一多尺度子结构，该全面结构包括了一个或多个主代表段，每一个主代表段会对应到一至少一多尺度子结构；

以第一和第二组时间刻度来执行该产品的一时间逼近模拟试验，其中，当该第一组时间刻度用于获得该全面结构的结构响应的时候，该第二组时间刻度用于获得每一个至少一多尺度子结构的结构响应；及

在每一个求解过程结束的时候，将该全面结构的结构响应及该至少一多尺度子结构的结构响应同步化，其中，该求解过程以主代表段对应的第一组时间刻度为主，而上述该结构响应会被存入在一个储存装置里的一个档案，并依照使用者的命令图像化且显示在一显示器上。

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