CN110543732A - 一种基于区域导航码的自由格式有限元模型数据读取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出基于区域导航码的自由格式有限元模型数据读取方法，通过数据导航标识码实现将有限元模型的各类数据按任意顺序、任意方式填写在Excel表的任意位置，不同类型数据可以填写在不同的sheet中，允许同类数据具有不同的格式，且可根据每行数值数目定义单元属性，允许数量较多的相同数值缺省默认，以减少输入数据工作量，允许添加文字注释增强数据可读性，便于查找与修改；数据导航标识码由填写数据的sheet序号以及有效数据区域左上角与右下角单元格编号有序字符串两部分组成，可以单独的文本(.txt)文件，或写在Excel固定位置。该发明专利不仅适用于有限元模型数据，也适用于数据统计分析的前期数据读取格式，具有简便、灵活、可读性强易操作等优点。

Description

一种基于区域导航码的自由格式有限元模型数据读取方法
背景技术
有限元法是当今工程领域应用最广泛最有效的一种数值分析方法，其关键工作是将复杂物体或结构分割为数量足够多的单元，再用数字描述各个单元，有限元分析涉及数量大、类型多的原始数据，称为有限元模型数据。
采用有限元技术分析工程结构问题，计算工作量庞大，只能通过计算机程序完成，执行程序过程中，需要按程序预定的格式及顺序要求读取有限元模型各类数据。
目前有限元模型数据文件的类型主要是文本(.txt)或Excel文件。文本(.txt)文件便于程序执行，要求数据格式必须严格统一，一般不能添加文字说明，数据的可读性极差，一旦数据出现错误，尤其是相同或相近数字较多时，查找修改难度大。一般Excel文件则需从指定行列单元格中读取数据，必须将各类数据填写在程序规定的行列单元格内，当模型数据量增减变化时容易发生单元格序号改变，引发读取错误。
本发明提出一种灵活自由的Excel文件格式表示方法，不受行列数量、数据顺序及位置的限制，完全按个人习惯将各类数据填写在任一sheet中任意区域，只要将同类数据按顺序对齐填写在一定范围内即可，且允许每行的数据数目不同，允许缺省。
该方法改变了传统必须按一定顺序填写数据且同类数据格式相同的要求，数据文件格式灵活，允许在数据标识区以外填写各种文字说明，增强数据可读性，查找修改增删数据方便；同时允许同类数据中具有不同的列数，并且根据同类数据不同列位判断个体单元属性，增加额外功能。
该方法适用于有限元模型数据读取，也适用于数据统计分析的前期数据读取，实现数据可读性强，读取修改检查简便、灵活、易操作等优点。
发明内容
本发明涉及有限元模型数据或数据统计分析前处理实现读取数据方法，是一种灵活自由的Excel文件格式，将各类数据填写在任一sheet中任意区域，通过数据导航标识码定位读取，允许同类数据中具有不同的列数，且可定义单元不同属性，突破传统方法要求模型数据必须按顺序排列及同类数据各行必须具有相同数目的限制，各类数据可添加文字说明增加文件的可读性，解决传统数据格式不能加文字注释识读性差的问题，查找修改增删数据等极为方便。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于区域导航码的自由格式有限元模型数据读取方法，其特征在于采用灵活自由方式将有限元模型的各类原始数据填写在Excel文件任一sheet的任意区域范围，且同类数据各行具有不同的列数，各类数据可以填写在同一sheet或不同sheet中，各类数据可添加文字说明增加文件的可读性，包括以下步骤：
步骤一：在Excel文件的一个sheet(工作表)中的任意区域填写有限元模型的其中一类数据；要求同类数据填写在同一区域范围内，一个单元格内只填写一个数值，描述同一事件的数值填写在同一行上，按事件编序号从小到大逐行填写，直至该类数据全部填完为止；允许同类数据中不同行上数值的数目不同，但同列数值的意义相同，无内容项单元格为空；在需要注释时，允许在填写数据区域的前几行按需要填写相关文字及各列对应内容说明，在数据区域第一列或第二列加行序号，表示该行数据对应事件的排序号，从而增强数据的可读性；
步骤二：编辑数据区域标识码，同类数据填写完成之后，将步骤一中填写有效数据区域范围的左上角单元格编号与右下角单元格编号中间加冒号(：)组成一个有序的字符串，这个由字母与数字组合的字符串称为该类数据的区域标识码，表示该类数据存储位置；要求标识区域范围必须包络同类型的全部数据，左上角单元格编号应准确，右下角单元格无严格要求，允许行尾有空行及列位空列，但所有文字注释及行序号不在标识区域内；
步骤三：按步骤一和步骤二相同的方法填写有限元模型的其他类型数据，直至全部填写完毕；
步骤四：编辑有限元模型数据的导航标识码，有限元模型中一类数据导航码由sheet序号及步骤二的数据区域标识码两部分构成；模型全部数据的导航标识码，按计算机程序要求的数据类型顺序组成两列有序的字符型矩阵，第一列为sheet序号、第二列为区域标识码的字符串，每一行表示一类数据导航码，行数与数据类型总数一致；
步骤五：有限元模型数据导航标识码，允许单独保存为文本(.txt)文件，也允许填写在有限元模型数据Excel文件固定位置；
步骤六：计算机程序一次性读取模型数据的导航标识码矩阵，分析导航标识码矩阵有效行数，确定有限元模型数据的类型数目；
步骤七：根据有限元模型数据导航标识码矩阵每行上的sheet号及标识码字符串，一次性读取的有限元模型的同一类数据；自动滤掉数据标识区内行尾及列尾的无效空格，并将有效数据赋予一个矩阵，用于后续计算；
步骤八：根据滤掉数据标识区内无效空格之后的数据，统计分析每类数据的数目，用于检测数据的完整性；分析同类数据中列数不同的行，定义每行对应事件的不同属性，填补缺省默认数字等附加功能。
与现有技术相比较，本发明的优点是显而易见的，主要表现在：
1、模型数据格式灵活自由，顺序随意，突破传统方法要求模型数据必须严格按要求顺序排列的限制；
2、允许同类数据中有不同的列数，且可据此赋予对应事件不同属性，允许数据缺省与默认值，改变了传统方法要求同类数据各行必须具有相同数目的格式；
3、可以添加文字注释，提高了数据可读性，便于查找和修改，解决传统数据格式不能加文字注释识读性差的问题；
4、主要用于有限元模型数据，也可用于数据统计分析工作的前期不同类型数据读取。
附图说明
本发明共有附图1幅。
图1是本发明自由格式数据读取的流程图。
具体实施方式
如图1所示的一种基于区域导航码的自由格式有限元模型数据读取方法，其特征在于采用灵活自由方式将有限元模型的各类原始数据填写在Excel文件任一sheet的任意区域范围，且同类数据各行具有不同的列数，各类数据可以填写在同一sheet或不同sheet中，各类数据可添加文字说明增加文件的可读性，包括以下步骤：
步骤一：在既有或新建Excel文件的一个sheet(工作表)中的任意区域填写有限元模型的其中一类数据；要求同类数据填写在同一区域范围内，一个单元格内只填写一个数值，描述同一事件的数值填写在同一行上，按事件编序号从小到大逐行填写，直至该类数据全部填完为止；允许同类数据中不同行上数值的数目不同，但同列数值的意义相同，无内容项单元格为空；在需要注释时，允许在填写数据区域的前几行按需要填写相关文字及各列对应内容说明，在数据区域第一列或第二列加行序号，表示该行数据对应事件的排序号，从而增强数据的可读性；例如描述单元类型数据，允许三角形单元与四边形单元混合标号，预留前四列为结点号第5列表示物理性质编号的格式如下表
单元信息数据
上表中第2行对应三角形单元只有3个结点第4列为空格；表上两行文字及表左侧序号为注释文字，文字注释及行序号只为增强数据的可读性，不在读取数据范畴，具体位置按个人习惯确定；
步骤二：编辑数据区域标识码，同类数据填写完成之后，将步骤一中填写有效数据区域范围的左上角单元格编号与右下角单元格编号中间加冒号(：)组成一个有序的字符串，如D100:H200，这个由字母与数字组合的字符串称为该类数据的区域标识码，表示该类数据存储位置；要求标识区域范围必须包络同类型的全部数据，左上角单元格编号应准确，右下角单元格无严格要求，允许行尾有空行及列位空列，空行、空列数量无限制，其目的是当事件数目增加量少于预留空行(列)数情况下或事件数目减少时，不必修改调整数据区域标识码，预留空行过多降低会读取效率，一般预留5行2列，但所有文字注释及行序号不在标识区域内；
步骤三：按步骤一和步骤二相同的方法填写有限元模型的其他类型数据，直至全部填写完毕；
步骤四：编辑有限元模型数据的导航标识码，有限元模型的一类数据导航码由sheet序号及步骤二的数据区域标识码两部分构成；模型全部数据的导航标识码，按计算机程序要求的数据类型顺序组成两列有序的字符型矩阵，第一列为sheet序号、第二列为区域标识码的字符串，每一行表示一类数据导航码，行数与数据类型总数一致；如
数据导航标识码说明如下：
1、导航码矩阵为n×2阶字符矩阵，n为模型数据类型数目；
2、第一列，s1,s2,…,sn为整型数，表示各种类型数据填写的sheet序号。若有限元模型中无某一些类型数据时，则该类类型数据对应的sheet序号si处填“0”或空格；
3、第二列，QY1,QY2,…,QYn为字符串，由填写数据的左上角单元格与右下角单元格编号中间加冒号(：)组成，如D100:H200形式，表示某类数据填写的位置；
步骤五：有限元模型数据导航标识码，允许单独保存为文本(.txt)文件，也允许填写在有限元模型数据Excel文件固定位置；
步骤六：由计算机程序一次性读取模型数据的导航标识码，分析有限元模型数据导航标识码矩阵有效行数，确定模型数据的类型数目，行间空行计数，中间空行不能删除，否则影响后续数据类型排序，行尾空行不计数；
步骤七：根据有限元模型数据导航标识码矩阵一行两列字符串，先识别数据填写的sheet序号，在确认sheet序号有效后，再识别该类数据的区域标识码，根据sheet序号及区域标识码获取该类数据存储信息，一次性读取的有限元模型的同一类数据；自动滤掉数据标识区内行尾及列尾的无效空格，并将有效数据赋予一个矩阵，用于后续计算；如果sheet编号为0或空格，说明无该类数据，则忽略区域标识码，识别数据导航标识码矩阵下一行，读取下一类型数据；
步骤八：根据滤掉数据标识区内无效空格之后的数据，统计分析每类数据的数目，用于检测数据的完整性；分析同类数据中列数不同的行，定义每行对应事件的不同属性，填补缺省默认数字等附加功能。

Claims (1)

1.一种基于区域导航码的自由格式有限元模型数据读取方法，其特征在于采用灵活自由方式将有限元模型的各类原始数据填写在Excel文件任一sheet的任意区域范围，且同类数据各行具有不同的列数，各类数据可以填写在同一sheet或不同sheet中，各类数据可添加文字说明增加文件的可读性，包括以下步骤：
步骤一：在Excel文件的一个sheet(工作表)中的任意区域填写有限元模型的其中一类数据；要求同类数据填写在同一区域范围内，一个单元格内只填写一个数值，描述同一事件的数值填写在同一行上，按事件编序号从小到大逐行填写，直至该类数据全部填完为止；允许同类数据中不同行上数值的数目不同，但同列数值的意义相同，无内容项单元格为空；在需要注释时，允许在填写数据区域的前几行按需要填写相关文字及各列对应内容说明，在数据区域第一列或第二列加行序号，表示该行数据对应事件的排序号，从而增强数据的可读性；
步骤二：编辑数据区域标识码，同类数据填写完成之后，将步骤一中填写有效数据区域范围的左上角单元格编号与右下角单元格编号中间加冒号(：)组成一个有序的字符串，这个由字母与数字组合的字符串称为该类数据的区域标识码，表示该类数据存储位置；要求标识区域范围必须包络同类型的全部数据，左上角单元格编号应准确，右下角单元格无严格要求，允许行尾有空行及列位空列，但所有文字注释及行序号不在标识区域内；
步骤三：按步骤一和步骤二相同的方法填写有限元模型的其他类型数据，直至全部填写完毕；
步骤四：编辑有限元模型数据的导航标识码，有限元模型中一类数据导航码由sheet序号及步骤二的数据区域标识码两部分构成；模型全部数据的导航标识码，按计算机程序要求的数据类型顺序组成两列有序的字符型矩阵，第一列为sheet序号、第二列为区域标识码的字符串，每一行表示一类数据导航码，行数与数据类型总数一致；
步骤五：有限元模型数据导航标识码，允许单独保存为文本(.txt)文件，也允许填写在有限元模型数据Excel文件固定位置；
步骤六：计算机程序一次性读取模型数据的导航标识码矩阵，分析导航标识码矩阵有效行数，确定有限元模型数据的类型数目；
步骤七：根据有限元模型数据导航标识码矩阵每行上的sheet号及标识码字符串，一次性读取的有限元模型的同一类数据；自动滤掉数据标识区内行尾及列尾的无效空格，并将有效数据赋予一个矩阵，用于后续计算；
步骤八：根据滤掉数据标识区内无效空格之后的数据，统计分析每类数据的数目，用于检测数据的完整性；分析同类数据中列数不同的行，定义每行对应事件的不同属性，填补缺省默认数字等附加功能。
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