CN112257132B

CN112257132B - 一种仿真文件的数据交互方法

Info

Publication number: CN112257132B
Application number: CN202010997005.1A
Authority: CN
Inventors: 孙孟辉; 张军飞
Original assignee: Zwcad Software Co ltd
Current assignee: Zwcad Software Co ltd
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2021-09-07
Anticipated expiration: 2040-09-21
Also published as: CN112257132A

Abstract

本发明公开了一种仿真文件的数据交互方法，包括以下步骤：存储仿真计算所需要的仿真数据，所述仿真数据包括几何模型数据、网格模型数据、几何模型与网格模型关联信息；设定仿真边界条件的数据以及施加对象，进行仿真计算；输出仿真计算结果，并对计算结果进行可视化，通过程序页面进行显示。本发明的有益效果在于，不但支持将边界条件除了施加到网格上，也支持施加到几何上，使设计与仿真成为一个闭环，能够指导设计模型优化，实现仿真驱动设计。

Description

一种仿真文件的数据交互方法

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，具体涉及一种仿真文件的数据交互方法。

背景技术

建模和仿真作为一种新的试验手段，其本质是在计算机环境下，利用数值模拟手段来完成以前只有通过真实试验才能完成的工作，计算机仿真技术作为缩短研发和训练周期、提高研发和训练质量、节省研发和训练经费的有效手段，具有十分广泛的应用。

CAE(Computer Aided Engineering)是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法，是目前仿真计算的常用方法。

在目前常见的仿真文件格式中，一般只保存了网格数据，网格数据是对几何模型进行离散，用以支持仿真计算的数据，所有的边界条件、仿真结果等都基于网格数据。使用这些数据进行仿真，由于对几何模型进行了离散处理，会造成几何和网格之间的关联关系丢失，影响后续仿真步骤的实施效果。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种仿真文件的数据交互方法，能够使设计与仿真成为闭环，具有更好的实施效果。

本发明提供的一种仿真文件的数据交互方法，包括以下步骤：

存储仿真计算所需要的仿真数据，

所述仿真数据包括几何模型数据、网格模型数据、几何模型与网格模型关联信息；

设定仿真边界条件的数据以及施加对象，进行仿真计算；

输出仿真计算结果，并对计算结果进行可视化，通过程序页面进行显示。

进一步地，所述通过程序页面进行显示包括通过图形、表格、文字等一种或多种方式进行显示。

进一步地，所述几何模型数据至少包括点、边、面、体四类数据。

进一步地，所述几何模型数据还包括点、边、面、体数据之间的拓扑关系。

进一步地，所述点数据以三维坐标值的方式存储，所述边数据以Nurbs曲线的方式存储，所述面数据以Nurbs曲面的方式存储。

进一步地，所述网格数据至少包括节点、单元两类数据。

进一步地，所述几何模型与网格模型关联信息至少包括几何点与网格节点关联信息、几何点与网格点单元关联信息、几何边与网格线单元关联信息、几何面与网格面单元关联信息、几何体与网格体单元关联信息。

进一步地，所述对计算结果进行可视化具体为：将仿真计算结果映射到几何模型上，基于几何模型进行可视化。

一种电子设备，包括：

处理器；存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行上述任意一项所述的方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行上述任意一项所述的方法。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)拓展了仿真文件的数据来源，使仿真文件能够同时包含几何数据和网格数据，能够在前处理软件中对包括边界条件设置、网格剖分优化等操作的再编辑。

(2)仿真的边界条件不但能施加到网格上，也可以施加到几何上，使整个设计-仿真成为闭环，能够指导设计模型优化以及支持仿真驱动设计。

(3)文件传输的过程中，减小了文件尺寸，提高传输效率，从而降低数据损坏和丢失的风险，在应用于大规模集群仿真、云端仿真等有明显优势。

附图说明

图1为本发明一种仿真文件的数据交互方法的流程示意图；

图2为本发明一示例性实施例提供的一种仿真文件数据交互过程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一：

本实施例提供一种操作便利性更优的一种仿真文件的数据交互方法，其核心在于实现仿真驱动设计，为设计模型提供指导。

参考图1，图1为本发明所提供的一种仿真文件的数据交互方法流程示意图。如图1所示，所述一种仿真文件的数据交互方法包括如下步骤：

S1:存储仿真计算所需要的仿真数据，

在现有采用CAE方法的仿真计算软件中，需要在cad软件中创建几何模型数据，即CAD模型，所述CAD模型可能是二维或者三维，也可能是单个的零件体或者是多个零件的装配体，在进行仿真计算时，现有的仿真文件不会直接存储几何信息，需要对几何模型进行离散，通过网格划分的方式将模型拆分为若干个小的单元，生成网格模型，作为数据输入来源。

因此，在本实施例中，针对上述问题，将cad软件创建的几何数据模型与通过对几何数据离散后得到的网格数据模型，以及网格模型和几何模型之间的关联关系都存储至仿真文件中，拓展仿真文件的数据来源。

其中，几何模型数据至少包括点、边、面、体四类数据中的一种或者多种，还包括点、边、面、体数据之间的拓扑关系，所述拓扑关系是指如一个长方体由6个面组成，每个面对应4条边，每个边有2个点，将其对应关系也进行保存，每一个点、边、面、体数据都有对应的id表示，所述点数据以三维坐标值的方式存储，所述边数据以Nurbs曲线方式存储，所述面数据以Nurbs曲面的方式存储，使几何模型数据也能够存储到仿真文件中。网格数据至少包括节点、单元两类数据，需要说明的是，网格数据中的节点就是一个点，单元是由几个点组成的形状，如线段、三角形、四面体等，其分别称作为线单元、面单元、体单元。

由于网格模型数据是从几何数据中经过剖分算法离散后得到的，因此，两者之间存在一定的关联关系，依据几何模型数据和网格模型数据的特点，所述关联关系信息的构建方式至少包括以下几类，几何点与网格节点关联信息、几何点与网格点单元关联信息、几何边与网格线单元关联信息、几何面与网格面单元关联信息、几何体与网格体单元关联信息。

S2:设定仿真边界条件的数据以及施加对象，进行仿真计算；

在本实施例中，仿真边界条件数据是指在一次仿真过程中需要设置的物理数据，包括受力、热、电磁、约束等。在设定好仿真边界条件数据后需要确定边界条件的施加对象，在目前的仿真计算中，由于一般的仿真文件格式只保留了对几何模型进行离散后的网格模型数据，因此，只能将边界条件施加至网格上，从而进行仿真计算。在本发明实施例中，由于不但存储了离散后的网格模型数据，也存储了几何模型数据和几何模型数据与网格模型数据之间的关联关系，所以，本发明实施例可以有三种具体实施方式，

一、将边界条件施加到网格模型上

此步骤与目前的仿真计算中将边界条件施加到网格模型上并无区别，因此不做赘述。

二、将边界条件施加到几何模型上

针对于传统的仿真计算并没有施加到几何模型的情况，以边界条件施加至几何模型上对本发明的实际使用效果做一个说明，在完成仿真计算后，会对结果数据进行输出以及可视化，由于几何表达数据更精简，在将边界条件施加到几何模型上时，能够大大减小了边界条件这类数据的尺寸。此处需要说明的是，仿真软件中的可视化处理包括前处理的可视化和后处理的可视化，可视化(Visualization)是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等多个领域，成为研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术，在前处理可视化中，对应的为边界条件的可视化，需要将边界条件施加到几何上，仿真计算结果可以映射到几何模型上，支持基于几何的可视化处理。而在后处理可视化中，可视化处理是基于保存的几何模型与网格模型关联信息所实现的，所以在后处理可视化中不需要将边界条件施加到几何模型上也能够实现基于几何信息的可视化。传统的仿真软件在基于可视化处理时一般是基于网格模型进行的，网格模型是几何模型进行网格划分后的数据，相对于几何数据来说更加粗糙，因此，基于几何的可视化能够有更好的显示效果。

三、通过几何模型再施加到网格模型上

在求解器进行仿真计算时，需要的是施加到网格上的数据，所以对于几何模型来说，其输入数据一般是用作可视化处理，但是由于本实施例中还储存了几何模型与网格模型关联信息，所以在变换施加对象时可以通过几何模型在施加到网格上，虽然最终的计算结果和直接通过将施加对象施加至网格模型上并无区别，但是其在实际使用的过程中操作更加灵活，在部分场景中具有一定的实用价值。

S3:输出仿真计算结果，并对计算结果进行可视化，通过程序页面进行显示。

所述通过程序页面显示可以通过表格、图形、文字等方式呈现。

参考图2，是本发明一示例性实施例提供一种仿真文件数据交互过程示意图，结合具体的实施过程对本发明所述方法的工作流程和原理进行进一步阐释。

图2中是一个待优化零件划分为网格后的模型示意图，目前传统的仿真文件进仿真后即可得到该零件的应力分布结果,其中有a、b、c、d、e共5条曲线，其中e处受外力，为需要优化的目标位置，在进行优化时需要有经验的工程师对e曲线手动修改，之后再次仿真以校验结果是否正确，直到得出最优的形状和受力。而由于本发明实施例中不但储存量网格数据，还储存了几何数据，因此可以识别出在a、b、c、d、e共5条曲线分别对应了哪些网格，即能够通过软件自动寻找到受外力曲线e所对应的网格数据，因此在本实施例中，可以支持更加智能化的方式，以仿真结果为优化依据，以几何模型数据为目标，自动计算出优化后的几何模型数据，通过程序对受外力的曲线e的参数进行自动调整，之后再次仿真以检验结果是否优化，如此迭代可自动得出和人工调整类似的结果，能够指导设计模型优化，可以支持实现仿真驱动设计。

实施例二：

本实施例提供一种电子设备，其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例一中的多学科仿真数据分类方法。

此外，本实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的多学科仿真数据分类方法。其中，存储介质可为磁盘、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等。存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本实施例中的设备及存储介质与前述实施例中的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施中的系统的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述。

以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种仿真文件的数据交互方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:存储仿真计算所需要的仿真数据，

所述仿真数据包括几何模型数据、网格模型数据、几何模型与网格模型关联信息，

所述几何模型与网格模型关联信息至少包括几何点与网格节点关联信息、几何点与网格点单元关联信息、几何边与网格线单元关联信息、几何面与网格面单元关联信息、几何体与网格体单元关联信息；

S2:设定仿真边界条件的数据以及施加对象，进行仿真计算；

2.如权利要求1所述的一种仿真文件的数据交互方法，其特征在于,所述通过程序页面进行显示包括通过图形、表格、文字等一种或多种方式进行显示。

3.如权利要求1所述的一种仿真文件的数据交互方法，其特征在于，所述几何模型数据至少包括点、边、面、体四类数据中的一种或多种。

4.如权利要求3所述的一种仿真文件的数据交互方法，其特征在于，所述几何模型数据还包括点、边、面、体数据之间的拓扑关系。

5.如权利要求3所述的一种仿真文件的数据交互方法，其特征在于，所述点数据以三维坐标值的方式存储，所述边数据以Nurbs曲线的方式存储，所述面数据以Nurbs曲面的方式存储。

6.如权利要求1所述的一种仿真文件的数据交互方法，其特征在于，所述网格数据至少包括节点、单元两类数据。

7.如权利要求1所述的一种仿真文件的数据交互方法，其特征在于，所述对计算结果进行可视化具体为：

将仿真计算结果映射到几何模型上，基于几何模型进行可视化。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行权利要求1-7任意一项所述的方法。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行如权利要求1-7任意一项所述的方法。