CN113705034B - 一种仿真结果处理方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿真结果处理方法和装置，处理方法包括：根据仿真结果，获取多个单元网格；按照预设的搜索层数，获取所述单元网格中每个单元节点的关联节点，所述关联节点包括与每个所述单元节点相邻的X次关联节点，X为正整数；根据所述搜索层数、单元节点的值和各个单元节点的关联节点的值，从所述单元节点中确定出一个或多个目标节点；基于预设限值从所述目标节点中确定出最终节点；其中，所述最终节点的值为局部极值。本发明的方法可查找出有限元分析模型的局部极值，便于设计人员对零件模型进一步分析，提高了对零件模型设计过程的把控，进而提高了设计质量。
Description
技术领域
本发明涉及仿真分析技术领域，特别涉及一种仿真结果处理方法和装置。
背景技术
有限元计算的任务是基于有限元模型完成有关的数值计算，并输出需要的计算结果。通常工程师和研究人员使用有限元分析(FEA F i n ite E l ement Ana lys i s)软件来建立现实世界场景的预测计算模型。在使用有限元分析软件时，我们通常从表征需要模拟的物质部分的计算机辅助设计(CAD)模型、材料属性、外加载荷及约束等相关信息着手。这些信息通常具有非常高的精度，能够帮助人们预测真实世界的各种现象。
基于任何有限元分析模型得到的精度都与所用的有限元网格直接相关。有限元网格用于将零件模型分割为很多较小的域，我们称之为单元，然后在这些单元上求解，获得仿真结果。接着需要对仿真结果进行限值分析，以研究零件的实际性能或缺陷；但目前对仿真结果进行后处理时，仅仅只能处理得到零件模型整体的应力极值，难以得到零件模型的局部极值。
因此，目前现有技术存在的缺陷是：根据仿真结果如何更全面地研究零件的实际性能或缺陷。
发明内容
本发明的一种仿真结果处理方法和装置，以根据仿真结果更全面地研究零件的实际性能或缺陷。
第一方面，本发明实施例提供了以下方案：
本发明实施例提供了一种仿真结果处理方法，包括：
根据仿真结果，获取多个单元网格；
按照预设的搜索层数，获取所述单元网格中每个单元节点的关联节点，所述关联节点包括与每个所述单元节点相邻的X次关联节点，X为正整数；
根据所述搜索层数、单元节点的值和各个单元节点的关联节点的值，从所述单元节点中确定出一个或多个目标节点；
基于预设限值从所述目标节点中确定出最终节点；其中，所述最终节点的值为局部极值。
在一种可能的实施例中，所述获取多个单元网格之前，还包括：
判断所述单元网格为体网格或面网格；
若为体网格，抽取所述体网格的表面节点作为所述单元网格的单元节点；
若为面网格，选取所述面网格的节点作为所述单元网格的单元节点。
在一种可能的实施例中，所述单元网格的单元节点的确定步骤，包括：
去除所述仿真结果中接触面的节点，获得所述单元网格的单元节点；其中，所述接触面为体网格之间的接触面或面网格之间的接触面。
在一种可能的实施例中，所述根据所述搜索层数、单元节点的值和各个单元节点的关联节点的值，从所述单元节点中确定出一个或多个目标节点，包括：
针对每一个单元节点，根据所述搜索层数，由内向外依次比较当前单元节点与每层关联节点值的大小；所述当前单元节点为任一单元节点；
若所述当前单元节点的值不为最大值，则结束比较；
若所述当前单元节点的值为最大值，则确定所述当前单元节点为目标节点。
在一种可能的实施例中，所述针对每一个单元节点，根据所述搜索层数，由内向外依次比较当前单元节点与每层关联节点值的大小，包括：
比较所述当前单元节点与对应的1次关联节点值的大小；
若所述当前单元节点的值大于所述1次关联节点的值，则比较所述当前单元节点与对应的2～[n/2]次关联节点值的大小；否则，结束比较；其中，n表示搜索层数，[n/2]表示n/2向下取整；
若所述当前单元节点的值大于所述2～[n/2]次关联节点的值，则比较所述当前单元节点与对应的次关联节点值的大小；否则，结束比较；其中，/>表示向上取整；
其中，若所述当前单元节点的值大于所述次关联节点值，则确定所述当前单元节点为目标节点，否则，结束比较。
在一种可能的实施例中，所述n为8～10的正整数。
在一种可能的实施例中，所述基于预设限值从所述目标节点中确定出最终节点，包括：
将值大于预设限值的目标节点，确定为最终节点。
第二方面，基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种仿真结果处理装置，所述装置包括：
第一获取模块，用于根据仿真结果，获取多个单元网格；
第二获取模块，用于按照预设的搜索层数，获取所述单元网格中每个单元节点的关联节点，所述关联节点包括与每个所述单元节点相邻的X次关联节点，X为正整数；
第一确定模块，用于根据所述搜索层数、单元节点的值和各个单元节点的关联节点的值，从所述单元节点中确定出一个或多个目标节点；
第二确定模块，用于基于预设限值从所述目标节点中确定出最终节点；其中，所述最终节点的值为局部极值。
在一种可能的实施例中，所述装置还包括：
第一判断模块，用于判断所述单元网格为体网格或面网格；
第一抽取模块，用于所述单元网格为体网格时，抽取所述体网格的表面节点作为所述单元网格的单元节点；
第一选取模块，用于所述单元网格为面网格时，选取所述面网格的节点作为所述单元网格的单元节点。
第三方面，基于同一发明构思，本发明实施例还提供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时以实现第一方面中任一所述方法的步骤。
本发明提供的仿真结果处理方法和装置与现有技术相比，具有以下优点：
本发明通过根据仿真结果，获取多个单元网格；按照预设的搜索层数，获取所述单元网格中每个单元节点的关联节点，所述关联节点包括与每个所述单元节点相邻的X次关联节点，X为正整数；根据所述搜索层数、单元节点的值和各个单元节点的关联节点的值，从所述单元节点中确定出一个或多个目标节点；基于预设限值从所述目标节点中确定出最终节点；其中，所述最终节点的值为局部极值。可查找出有限元分析模型的局部极值，便于设计人员对零件模型进一步分析，提高了对零件模型设计过程的把控，进而提高了设计质量。处理方法可应用于多个领域计算，特别是结构力学的变形分析、应力分析等，应用于有限元分析软件中，能够自动查找极值，减少人工重复劳动，提高了工作效率，利于进行大规模工业应用。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种仿真结果处理方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的四面体体网格的的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的六面体体网格的的结构示意图；
图4是本发明实施例提供零件模型的单元网格中单元节点和关联节点的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的零件模型的应力分布图；
图6是本发明实施例提供的一种仿真结果处理装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种仿真结果处理方法的流程图，具体包括步骤11至步骤14。
步骤11，根据仿真结果，获取多个单元网格。
具体地，仿真结果由仿真软件计算得出，例如ABAQUS仿真软件，当然，可为其他可获得计算结果的仿真软件，通过仿真软件的计算结果得到多个单元网格，通过计算后单元网格中每个单元节点的值是已知的。
在一种可能的实施例中，获取多个单元网格之前，还包括：
步骤10，判断单元网格为体网格或面网格；若为体网格，抽取体网格的表面节点作为单元网格的单元节点；若为面网格，选取面网格的节点作为单元网格的单元节点。
通常体网格类型有四面体和六面体，四面体体网格表面节点的单元网格为三角形，六面体体网格表面节点的单元网格为四边形体，其中，四面体的体网格结构如图2所示；六面体体网格结构如图3所示。体网格的节点包括表面节点和非表面节点，非表面节点位于体网格内部，以应力极值查找为例，零件模型内部节点的应力结果是小于表面的，考虑到算法效率，所以查找体网格极值仅查找表面节点即可。
在一种可能的实施例中，单元网格的单元节点的确定步骤，包括：
步骤10.1，去除仿真结果中接触面的节点，获得单元网格的单元节点；其中，接触面为体网格之间的接触面或面网格之间的接触面。
其中，接触面位于零件模型的外表面上，两个部件接触在一起的面，定义为接触面。接触面有两种类型，一种是相对接触，可以受压力，受拉力会分开；另一种是绑定，两个面被固定在一起，接触面的应力结果通常不纳入设计计算范畴，所以去除仿真结果中接触面的节点，有利于提高设计质量控制。
步骤12，按照预设的搜索层数，获取所述单元网格中每个单元节点的关联节点，所述关联节点包括与每个所述单元节点相邻的X次关联节点，X为正整数。
预设的搜索层数可自由定义，搜索层数决定对单元网格的搜索范围，如图4所示，单元网格1.1～1.6均为一个单元网格，单元节点N的关联节点以单元节点N为中心依次向外选取，搜索层数为1层时，单元节点N的1次关联节点包括关联节点1、关联节点2、关联节点3、关联节点4、关联节点5、关联节点6；同理，搜索层数为2层时，单元节点N的2次关联节点包括关联节点1-1～关联节点1-12。
步骤13，根据所述搜索层数、单元节点的值和各个单元节点的关联节点的值，从所述单元节点中确定出一个或多个目标节点。
可以理解，根据搜索层数、单元节点的值和各个单元节点的关联节点的值，确定出一个或多个目标节点，可以是最大值或最小值，通过目标节点即可确认在搜索层数的范围内的极值。
在一种可能的实施例中，根据搜索层数、单元节点的值和各个单元节点的关联节点的值，从单元节点中确定出一个或多个目标节点，包括：
针对每一个单元节点，首先，根据搜索层数，由内向外依次比较当前单元节点与每层关联节点值的大小；当前单元节点为任一单元节点；然后，若当前单元节点的值不为最大值，则结束比较；接着，若当前单元节点的值为最大值，则确定当前单元节点为目标节点。
例如在图4中，搜索层数为1层，针对单元节点N比较1次关联节点中关联节点1～关联节点6；若单元节点N的值小于关联节点1～关联节点6中的任一个，则结束比较，若单元节点N的值均大于关联节点1～关联节点6，则确定当前单元节点N为目标节点，需要说明的是单元节点N可以为任一单元节点，查找单元网格中的极值针对每个单元节点进行查找，确定目标节点的过程中，根据搜索层数对单元网格的每个单元节点进行比较计算，以最终确定目标节点。
在一种可能的实施例中，针对每一个单元节点，根据搜索层数，由内向外依次比较当前单元节点与每层关联节点值的大小，包括：
比较当前单元节点与对应的1次关联节点值的大小。
若当前单元节点的值大于1次关联节点的值，则比较当前单元节点与对应的2～[n/2]次关联节点值的大小；否则，结束比较；其中，n表示搜索层数，[n/2]表示n/2向下取整；
若当前单元节点的值大于2～[n/2]次关联节点的值，则比较当前单元节点与对应的次关联节点值的大小；否则，结束比较；其中，/>表示向上取整；其中，若当前单元节点的值大于/>次关联节点值，则确定当前单元节点为目标节点，否则，结束比较。
仍然以图4为例，搜索层数为2层，针对单元节点N由内向外依次比较1次关联节点中关联节点1～关联节点6；若单元节点N的值小于关联节点1～关联节点6中的任一个，则结束比较，若单元节点N的值均大于关联节点1～关联节点6，继续比较2次关联节点1-1～关联节点1-12，若单元节点N的值小于关联节点1-1～关联节点1-12中的任一个，则结束比较；若大于，确定单元节点N为目标节点，当然，搜索层数n可以为任一正整数。
在一种可能的实施例中，n为8～10的正整数。
例如当n取9时，搜索层数为9层，[n/2]向下取整为4，向上取整为5，根据9层搜索层数，由内向外依次比较当前单元节点K与每层关联节点值的大小，包括：
首先，比较当前单元节点K与对应的1次关联节点值的大小，若当前单元节点K的值小于对应的1次关联节点中任一个的值，则比较结束。
若当前单元节点K的值大于1次关联节点的值，然后比较当前单元节点K与对应的2、3、4次关联节点值的大小，若当前单元节点K的值小于对应的2、3、4次关联节点中任一个的值，则比较结束。
若当前单元节点K的值大于2～4次关联节点的值，最后比较当前单元节点K与对应的5、6、7、8、9次关联节点值的大小；若当前单元节点K的值大于5、6、7、8、9次关联节点值，则确定当前单元节点K为目标节点，否则，结束比较。
n取9时总共进行了3次比较，该种比较方式节约了计算资源。当然，依次类推还可以，按照搜索层数将关联节点，分成4份，进行4次比较；按照搜索层数将关联节点，分成5份，进行5次比较，等等。
本发明实施例中的比较处理方法有效减少了计算量，每次比较都会筛选掉一部分单元节点，筛选掉的单元节点就不会进行后面一步的比较计算，进而有效减少计算总量，提高了计算速度。
步骤14，基于预设限值从所述目标节点中确定出最终节点；其中，所述最终节点的值为局部极值。
最终节点可标记为n次极大节点，以表征在搜索层数n内，该节点为最大极值，预设限值根据零件模型设计的要求确定，设计范畴包括静态应力/位移分析、零件模型工程结构分析、质量扩散分析、疲劳分析、粘塑性材料结构的响应分析等。
在一种可能的实施例中，基于预设限值从目标节点中确定出最终节点，包括：
将值大于预设限值的目标节点，确定为最终节点。
预设限值也可定义为实际许用的限值K的m倍，m为极值过滤系数，对于应力查找而言，m根据应力整体水平来确定，可以根据设计经验或标定试验选取，一般取0.5-0.8。如图5所示，图5为本发明实施例提供的零件模型应力分布图，常规的查找方法只能查找出零件模型整体最大极值的单元节点n1：696.46MPa，通过本实施例的查找方法，确定搜索层数n、m和k后，查找出局部极值单元节点n2：353.77MPa、单元节点n3:346.73MPa和单元节点n4:344.04MPa。当然，该极值查找方法不仅仅用来查找应力极值，所有的结果极值都可以用来查找。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种仿真结果处理装置，如图6所示为该装置实施例的结构示意图，所述装置包括：
第一获取模块101，用于根据仿真结果，获取多个单元网格；
第二获取模块102，用于按照预设的搜索层数，获取所述单元网格中每个单元节点的关联节点，所述关联节点包括与每个所述单元节点相邻的X次关联节点，X为正整数；
第一确定模块103，用于根据所述搜索层数、单元节点的值和各个单元节点的关联节点的值，从所述单元节点中确定出一个或多个目标节点；
第二确定模块104，用于基于预设限值从所述目标节点中确定出最终节点；其中，所述最终节点的值为局部极值。
在一种可能的实施例中，所述装置还包括：
第一判断模块，用于判断所述单元网格为体网格或面网格；
第一抽取模块，用于所述单元网格为体网格时，抽取所述体网格的表面节点作为所述单元网格的单元节点；
第一选取模块，用于所述单元网格为面网格时，选取所述面网格的节点作为所述单元网格的单元节点。
在一种可能的实施例中，所述第一选取模块，包括：
第一获取单元，用于去除所述仿真结果中接触面的节点，获得所述单元网格的单元节点；其中，所述接触面为体网格之间的接触面或面网格之间的接触面。
在一种可能的实施例中，所述第一确定模块，包括：
第一比较单元，用于针对每一个单元节点，根据所述搜索层数，由内向外依次比较当前单元节点与每层关联节点值的大小；所述当前单元节点为任一单元节点；
第一结束单元，用于在所述当前单元节点的值不为最大值时，则结束比较；
第一确定单元，用于在所述当前单元节点的值为最大值时，则确定所述当前单元节点为目标节点。
在一种可能的实施例中，所述第一比较单元，包括：
第一比较子单元，用于比较所述当前单元节点与对应的1次关联节点值的大小；
第二比较子单元，用于在所述当前单元节点的值大于所述1次关联节点的值时，则比较所述当前单元节点与对应的2～[n/2]次关联节点值的大小；否则，结束比较；其中，n表示搜索层数，[n/2]表示n/2向下取整；
第三比较子单元，用于在所述当前单元节点的值大于所述2～[n/2]次关联节点的值，则比较所述当前单元节点与对应的次关联节点值的大小；否则，结束比较；其中，/>表示向上取整；
其中，若所述当前单元节点的值大于所述次关联节点值，则确定所述当前单元节点为目标节点，否则，结束比较。
在一种可能的实施例中，所述第二确定模块，包括：
第二确定单元，用于将值大于预设限值的目标节点，确定为最终节点。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供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时以实现上述实施例中任一所述方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(模块、系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种仿真结果处理方法，其特征在于，包括：
根据仿真结果，获取多个单元网格；
按照预设的搜索层数，获取所述单元网格中每个单元节点的关联节点，所述关联节点包括与每个所述单元节点相邻的X次关联节点，X为正整数；
根据所述搜索层数、单元节点的值和各个单元节点的关联节点的值，从所述单元节点中确定出一个或多个目标节点；
基于预设限值从所述目标节点中确定出最终节点；其中，所述最终节点的值为局部极值。
2.根据权利要求1所述的仿真结果处理方法，其特征在于，所述获取多个单元网格之前，还包括：
判断所述单元网格为体网格或面网格；
若为体网格，抽取所述体网格的表面节点作为所述单元网格的单元节点；
若为面网格，选取所述面网格的节点作为所述单元网格的单元节点。
3.根据权利要求2所述的仿真结果处理方法，其特征在于，所述单元网格的单元节点的确定步骤，包括：
去除所述仿真结果中接触面的节点，获得所述单元网格的单元节点；其中，所述接触面为体网格之间的接触面或面网格之间的接触面。
4.根据权利要求1所述的仿真结果处理方法，其特征在于，所述根据所述搜索层数、单元节点的值和各个单元节点的关联节点的值，从所述单元节点中确定出一个或多个目标节点，包括：
针对每一个单元节点，根据所述搜索层数，由内向外依次比较当前单元节点与每层关联节点值的大小；所述当前单元节点为任一单元节点；
若所述当前单元节点的值不为最大值，则结束比较；
若所述当前单元节点的值为最大值，则确定所述当前单元节点为目标节点。
5.根据权利要求4所述的仿真结果处理方法，其特征在于，所述针对每一个单元节点，根据所述搜索层数，由内向外依次比较当前单元节点与每层关联节点值的大小，包括：
比较所述当前单元节点与对应的1次关联节点值的大小；
若所述当前单元节点的值大于所述1次关联节点的值，则比较所述当前单元节点与对应的2～[n/2]次关联节点值的大小；否则，结束比较；其中，n表示搜索层数，[n/2]表示n/2向下取整；
若所述当前单元节点的值大于所述2～[n/2]次关联节点的值，则比较所述当前单元节点与对应的次关联节点值的大小；否则，结束比较；其中，/>表示向上取整；
其中，若所述当前单元节点的值大于所述次关联节点值，则确定所述当前单元节点为目标节点，否则，结束比较。
6.根据权利要求5所述的仿真结果处理方法，其特征在于，所述n为8～10的正整数。
7.根据权利要求1所述的仿真结果处理方法，其特征在于，所述基于预设限值从所述目标节点中确定出最终节点，包括：
将值大于预设限值的目标节点，确定为最终节点。
8.一种仿真结果处理装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于根据仿真结果，获取多个单元网格；
第二获取模块，用于按照预设的搜索层数，获取所述单元网格中每个单元节点的关联节点，所述关联节点包括与每个所述单元节点相邻的X次关联节点，X为正整数；
第一确定模块，用于根据所述搜索层数、单元节点的值和各个单元节点的关联节点的值，从所述单元节点中确定出一个或多个目标节点；
第二确定模块，用于基于预设限值从所述目标节点中确定出最终节点；其中，所述最终节点的值为局部极值。
9.根据权利要求8所述的仿真结果处理装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一判断模块，用于判断所述单元网格为体网格或面网格；
第一抽取模块，用于所述单元网格为体网格时，抽取所述体网格的表面节点作为所述单元网格的单元节点；
第一选取模块，用于所述单元网格为面网格时，选取所述面网格的节点作为所述单元网格的单元节点。
10.一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时以实现权利要求1至7任一所述的方法的步骤。
Priority Applications (1)
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| CN103049608A (zh) * | 2012-12-18 | 2013-04-17 | 南京航空航天大学 | 基于约束边应变极值坐标的载荷辨识系统及方法 |
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| CN112380754A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-02-19 | 黄河水利委员会黄河水利科学研究院 | 基于有限元数值模拟的闸室结构安全确定方法 |
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2021
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