实现有限元模型的方法和设备的制作方法
专利名称：实现有限元模型的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及有限元模型的实现，更特别地，涉及允许使属性数据的应用独立于有限元模型粒度的方法和设备。
背景技术：
有限元建模是在当今可靠的技术。其允许在数值上计算通常非常复杂的物体的特性。有限元建模基于按由有限元组成的网格对空间的切分。此外，在有限元模型的创建时， 模型化实体的一组属性数据通常与有限元模型的元直接关联。这些属性数据例如可以是模型化实体的物理特性。属性数据与有限元模型的这种关联使属性数据依赖于有限元模型的粒度。此外，有限元模型常应用于设计复杂组体，诸如飞行器等。这样的组体需要操作复杂的有限元模型。举例而言，飞行器区段(例如中央机身)的有限元模型可以包括超过 33000个有限元。鉴于有限元中的每个通常与一组属性数据相关联，因此对于整个有限元模型，要操作大量的属性数据。传统上，通过连续增大有限元模型的粒度，迭代地，对复杂的组体(比如飞行器) 进行设计。换言之，在设计的各步骤中，可对有限元模型的有限元数量进行修改。例如，根据所使用材料和构造原理而进行的一次或更多次计算，对有限元模型的粒度进行修改。因此，直接取决于有限元模型的特殊粒度的属性数据，在每次改变有限元模型的粒度时，应完全被重新创建。即便与新有限元模型相关联的新属性数据与产生新有限元模型的有限元模型所关联的属性数据相同，依然需要完成全部属性数据的创建。该约束源于属性数据是通过数字与有限元模型相关联的事实。如果有限元模型的粒度改变，该数字将产生变化，便不可能在不同组属性数据之间建立联系。随着属性数据的量可以极大，并且这些属性数据的创建需要许多人为干预的步骤，因此形成在设计的每次迭代时重复出现的显著约束，从而导致不可能随时修改有限元模型的粒度水平，且增加了设计过程的延期。
发明内容
存在以相对快速和灵活的方式实现有限元模型的需要。本发明允许解决上述问题中的至少一个。本发明的目的因此在于提出一种通过计算机实现有限元模型的方法，所述模型包括至少一个元并对几何实体建模，其特征在于，所述方法包括以下步骤a.通过计算机的接口获得至少一个属性数据和至少一个位置识别码，以便把至少一个属性数据和至少一个位置识别码存储在计算机的存储器中，所述至少一个位置识别码允许识别至少一个属性数据在几何实体上的位置；以及b.在计算机的存储器中，在至少一个位置识别码和至少一个有限元模型的元之间
建立对应关系。
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这样的方法允许使属性数据的创建独立于有限元模型的粒度。该方法还允许在有限元模型的整个改进过程期间，保存属性数据的信息。在特定实施方式中，该方法还包括把至少一个属性数据与有限元模型的至少一个元相关联的步骤，对于至少一个元而言，在计算机的存储器中已经建立了与至少一个属性数据的位置识别码的对应关系。在特定实施方式中，该方法还包括通过计算机根据对应规则修改至少一个属性数据和/或位置识别码的步骤。在另一特定实施方式中，该方法还包括通过计算机根据对应规则生成至少一个属性数据和/或位置识别码的步骤。在特定实施方式中，对应规则是使用者通过计算机的接口确定的。在另一特定实施方式中，对应规则是在线性插值法、对数插值法、平均值、加权平均值、基于预设区单位体积表达的厚度计算以及两值间距的按比例平均值中选择的。在特定实施方式中，对有限元模型的至少一个元的修改根据对应规则修改至少一个属性数据和/或位置识别码。在另一特定实施方式中，对有限元模型的至少一个元的修改根据对应规则生成至少一个属性数据和/或位置识别码。在特定实施方式中，有限元模型中的元的创建生成至少一个属性数据和/或位置识别码。在特定实施方式中，包括通过计算机的接口获取至少一个属性数据的步骤是基于有限元模型执行的。在特定实施方式中，几何实体是在一维元和二维元中选择的。在特定实施方式中，至少一个属性数据是在正剖面、惯量、剪切面、转矩、厚度和表面值中选择的。本发明的目的还在于提出适于实施根据前述方法的每个步骤的装置的设备。本发明的目的还在于提出包括程序代码指令的计算机程序，所述程序当在计算机上执行时用于执行前述方法的步骤。在特定实施方式中，程序的形式是记录在信息系统可读介质上的产品，其包括经编程的代码部件。
通过附图上的非限定性示例示出本发明，其中，相同的标记指示相似的组件-图1示意性示出允许实施本发明的装置的示例；-图2示意性示出几何实体的属性数据关联在有限元模型上的示例；-图3示意性示出允许使用本发明的不同模块的示例；-图4示意性示出本发明应用于一维元的第一示例；-图5示意性示出本发明应用于一维元的第二示例；-图6示意性示出本发明应用于一维元的第三示例；-图7示意性示出几何表面；-图8示意性示出本发明应用于二维元的第一示例；
-图9示意性示出本发明应用于二维元的第二示例；且-图10示意性示出本发明应用于二维元的第三示例。
具体实施例方式本发明涉及实现有限元模型，更特别地，涉及使得数据属性的创建能够独立于有限元模型粒度的方法。图1示出适于实施本发明的装置100的示例，例如微型计算机或工作站。优选地，装置100包括通信总线102，连接在该总线上的是中央处理器112，比如微处理器；可包括一个或更多个程序“Prog”、“ftx)gl”和“Prog2”的只读存储器104，或英语称为Read Only Memory(ROM)；包括适于存储在执行上述程序过程中创建和修改的变量及参数的寄存器的随机存取存储器106，或英语称为Random Access Memory(RAM)；以及连接在分布式通信网110(例如互联网或内联网)上的通信接口 108，该接口能够传输和接收数据。可选地，装置100可具有以下设备中的一个、多个或全部允许显示数据和/或作为图形用户界面的屏幕116，用户能借助键盘118或任何其它设备(例如鼠标114)与根据本发明的程序交互；可以装载程序和/或数据、尤其是根据本发明而被处理或待处理的数据的硬盘120 ；适于接纳可移除存储介质124并且适于在其中读写根据本发明而被处理或待处理的数据的可移除存储介质读取器122。通信总线允许包括在装置100中或连接到装置100的不同部件之间的通信和协同运作。总线的表示并非限定性的，特别地，中央处理器可以直接地或通过装置100的另一部件，把指令传递至装置100的任何部件。允许装置100实施根据本发明的处理的一个或更多个程序的可执行代码可以例如被存储在硬盘120或只读存储器104中。根据变型，可移除存储介质1 可以包含上述程序的数据和可执行代码，其被装置100读取后就可以被存储在硬盘120内。或者，程序的可执行代码可以通过通信网110经由接口 108被接收，从而可以用与以上描述的方式相同的方式被存储。可移动存储介质可以例如是软盘、光盘(⑶-ROM)或存储卡。通常，可由计算机或微处理器读取的、装置包含或未包含的、可移除的并适于存储一个或多个程序的信息存储装置，执行所述程序允许实施根据本发明的方法。更一般地，一个或多个程序在被执行前，可以装载在装置100的存储装置之一中。中央单元112对根据本发明的一个或更多程序的软件代码的指令或部分的执行进行控制，所述指令存储在硬盘120内、在只读存储器104中或存储在上述其它存储部件中。当加电时，一个或更多被存储在非易失性存储器(例如硬盘120或只读存储器104)中的程序被转移到随机存取存储器106 (RAM)中，该随机存取存储器因此包含根据本发明的一个或更多个程序的可执行代码，以及用于存储实施本发明所需的变量和参数的寄存器。需注意，包括根据本发明的设备的装置，还可以是经编程的装置。实施本发明的一个或更多程序的指令例如可实施在可编程或专用的集成电路中(英语为 Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)进行调试。
图2示出为获得对几何实体200进行建模的有限元模型204而通过本发明实施的某些步骤，属性数据208与该有限元模型相关联同时使属性数据208独立于有限元模型 204。为此，属性数据208通过属性数据的至少一个位置识别码206与几何实体200相关联。位置识别码206允许识别至少一个属性数据208在几何实体200上的位置。在该示例中，属性数据208是代表一维元的正剖面的一组值。需注意的是属性数据208可以包括与元的物理属性相关的信息，或者用来创造网状结构的有用数据，例如便于实施拓扑编号或便于对任一经验(最优化、振动、热量，等等)进行研究的数据，或者创建可跟踪性的数据 (来自物理数据固体的截面、插值法、具体研究、假定、飞机验证，等等)。这样的信息可以例如是正剖面、惯性、剪切截面、扭矩或厚度。此外，几何实体200可以是尤其可通过几何坐标建模的任何实体。例如，几何实体200可以代表一维或二维简单的复杂元，比如梁或面， 或者包括例如多个简单的复元的组合的更大复杂元，比如飞机舱段。在实现有限元模型202时，实现对属性数据208和这些属性数据的位置识别码206 的采集。位置识别码206识别属性数据208在几何实体200上的位置，有限元模型204是以所述位置为基础实现的。因此，在借助至少一个位置识别码206来相对于几何实体200 创建属性数据208的位置的情况下，属性数据208独立于有限元模型204。属性数据208借助位置识别码206与有限元模型204的元相关联，以便识别属性数据208所关联的有限元模型204的元。因此，在几何实体200的位置识别码206和对几何实体200进行建模的有限元模型204的一个或更多个元之间建立起对应关系。在位置识别码206和有限元模型204的元之间建立起对应关系后，属性数据208与有限元模型204 的元相关联，而所述有限元模型的元已经与属性数据208的位置识别码206建立起对应关系。此外，当在位置识别码206和有限元模型204的元之间建立对应关系时，可以使用对应规则212。对应规则允许修改或创建随后与有限元模型204相关联的属性数据的新值。 而且，对应规则212也允许修改或创建已修改或创建的属性数据值的位置识别码。因此，通过修改或创建位置识别码，对应规则212允许相对于几何实体200更新属性数据。通过使用已知的属性数据208的值，对应规则212可以修改或创建属性数据的一个或更多个新值。 不同的计算方法可以应用于已知的属性数据208的值，从而修改或创建属性数据的一个或更多个新值。例如，这些计算方法可以是线性插值法、对数插值法、平均法或加权平均法。在该示例中，属性数据208由三个值构成，所述值表示元的正剖面以及允许识别属性数据208所关联的几何实体200的部分的位置识别码206。随后，建立位置识别码206 和有限元模型204的元之间的对应关系，从而识别属性数据208关联到有限元模型204的哪个或哪些元。在该示例中，几何实体200的正剖面的三个值，分别为0、0. 5和1，分别在位置PI、P6和PlO关联有限元模型204的元。元的位置Pl至PlO是从对网格进行精细化得到的位置。此外，在该示例中，对应规则212被用来生成与有限元模型204的位置P2、P3、 P4和P5处的元相关联的属性数据。图3示意性示出允许使用本发明的不同模块的示例。属性数据模块300允许生成要关联到例如通过计算机辅助设计软件(CAO)或计算机辅助工程软件(英语为 computer-aided engineering (CAE))生成的有限元模型318的属性数据。属性数据模块300允许在市场上可获得的CAO或CAE软件(比如由Dassault SystSmes公司开发的CATIA， 结合例如由MSC. Software公司开发的SIMXpert软件)中实施本发明。属性数据可以被直接存储在CAO或CAE软件中，或位于外部数据库中。如果属性数据被存储在外部数据库中则可以更方便使用属性数据，特别是在如果属性数据的量非常大的情况下。这样的外部数据库可以例如通过API (英语为Application Programming Interface)访问，由此允许利用开放式信息架构。属性数据也可以关联到真实几何形状或几何图像。某些CAO或CAE软件中集成了允许读取几何形状且因此创建中间几何图像的模块。属性数据的回收可以通过第一回收方法306或第二回收方法332实现。第一回收方法306允许输入304XML文件302内所含的属性数据。使用XML格式允许利用数据组织标准，然而，也可以使用其它文件格式，例如CVS格式。第二回收方法332允许基于现有的有限元模型来回收属性数据。前一组属性数据338然后被属性数据捕获模块336捕获。在捕获到后，由属性数据构造模块334随后构造属性数据。根据第一实施变型，属性数据修改模块经由图像接口 316可实现属性数据的修改。随后，经修改的属性数据被提供给属性数据模块300。根据第二实施变型，可以使用外部文件的使用方法314。外部文件的使用方法314允许向属性数据模块300提供由属性数据创建模块创建的属性数据。例如，该属性数据创建模块可以是优化模块、尺寸计算模块或 CAO计算连接模块或CAE计算连接模块。属性数据创建模块和属性数据模块300之间通过可以被输出模块310修改的XML文件312发生相互作用。更新模块308允许更新属性数据模块300，从而反映在被属性数据创建模块修改的XML文件312上执行的修改。属性数据在有限元模型318上的应用322是通过属性数据对应和关联模块320实现的。属性数据对应和关联模块320将属性数据模块300的属性数据与有限元模型318相关联。例如如果属性数据模块300的属性数据粒度不同于有限元模型318的粒度，则属性数据的对应和关联模块320可以使用至少一个对应规则。已关联属性数据的有限元模型318可以被有限元模型元修改模块3M修改。由此创建一组新的属性数据326。此外，由属性数据捕获模块336捕获所述修改。新的属性数据由更新属性数据模块300的属性数据构造模块334构造。此外，可以根据补丁 328的定义基于补丁构造模块330由模块336对属性数据进行捕获。将在本文后面部分详述补丁的概念。图4示意性示出本发明在一维元上应用的第一示例，特别是属性数据与有限元模型的关联。例如，一维元可以是杆或梁。在该示例中，几何实400是起点曲线坐标为U = O 以及终点曲线坐标为u = 1的定向几何线。在该示例中，有限元模型中的几何线的状态是杆。在该示例中，杠通过正剖面表征。因此，与几何实体相关联的属性数据包含位于几何实体不同位置的正剖面值。在该示例中，正剖面的两个值形成属性数据。所述值在几何实体上的位置由两个位置识别码(u = 0和u = 1)识别。正剖面的两个值SNU = (1和SNu=工被定位在线的各端。在该示例中，正剖面的值由长度与值成比例的垂直条表示。在两个位置识别码u = 0和u = 1以及有限元模型404的元之间创建对应关系时使用对应规则402。然而，鉴于有限元模型的粒度，即构成有限元模型的元的数量大于属性数据值的数量，所以使用对应规则402，从而生成要与有限元模型404相关联的新几何数据
8值。在该示例中，在位于两端部的两个条之间的五个条表示根据使用线性插值法的对应规则402被插入的正剖面值。由此，正剖面值与有限元模型404的各个元相关联。网格的精细化406，即增加有限元模型408的元的数量，导致新元和与新元相关联的属性数据的新值的创建。此外，新元的创建也会修改与有关元所关联的值。在该情况下， 使用对应规则以便生成新元的新数据值。由于在创建新元时被修改，对与相关元所关联的属性数据的值也要进行更新。因此，在每次修改或创建有限元模型的元时，属性数据得到更新。图5示意性示出本发明在一维元上应用的第二示例，特别是几何实体和有限元模型之间属性数据一一对应的更新。在该示例中，几何实体510是起点曲线坐标为u = 0以及终点曲线坐标为U= 1的定向几何线。在该示例中，有限元模型中的几何线的状态是杆。 在该示例中，杠通过正剖面表征。因此，与几何实体相关联的属性数据包含位于几何实体不同位置的正剖面值。在该示例中，正剖面的三个值形成属性数据。这些值在几何实体上的位置由三位置识别码(u = 0、u = 0.6和u = 1)识别。正剖面的三个值SNu = q、SNu = q.6* SNu =工被分别定位在u = 0、u = 0. 6和u = 1上。在该示例中，正剖面的值由长度与值成比例的垂直条表示。在位置识别码的三个位置u = 0、u = 0. 6和u = 1以及有限元模型514的元之间创建对应关系时使用对应规则512。然而，在该示例中，位置识别码u = 0. 6不对应于有限元模型514的元。因此向使用者建议一种选择，尽管可以认为该选择可由对应规则512自动实现。因此根据第一选择，可以创建与有限元模型514的元相关联的新几何数据值。该值可根据对应规则并基于值SNu = U创建。根据第二选择，没有任何属性数据的新值可由此被创建。对属性数据进行修改516，导致与有限元模型514的元相关联的属性数据值的修改。此外，属性数据的更新520导致产生属性数据的新值和该新值在几何实体522上的位置识别码。因此，每次修改或创建属性数据值时，属性数据相对于几何实体可被更新。图6示意性示出本发明在一维元上应用的第三示例，特别是属性数据在几何实体上的位置识别码不仅取决于几何线上的曲线横坐标。在该示例中，位置识别码之一取决于外部元的位置。在该示例中，外部元可以是位于几何线横向上的加强筋。在该示例中，几何实体拟6是起点曲线坐标为u = 0以及终点曲线坐标为u = 1 的定向几何线。在该示例中，有限元模型中的几何线的状态是杆。在该示例中，杆通过正剖面表征。因此，与几何实体相关联的属性数据包含位于几何实体不同位置的正剖面值。在该示例中，正剖面的四个值形成属性数据。这些值在几何实体上的位置由三个位置识别码 u = 0、u = 0. 6和u = 1以及位于外部元与几何线交叉处的位置识别码u = i识别。正剖面的四个值 SNu =。、SNu = α6、SNu = i 和 SNu = i 分别位于 11 = 0、11 = 0.6、11=1和11=1上。 在该示例中，正剖面的值由长度与值成比例的垂直条表示。此外，外部元与几何线的交叉可以例如是对加强板的垂直加强筋和水平加强筋之间的交叉点的建模。根据上述图5描述的应用示例，在位置识别码和有限元模型630的元之间建立对应关系时使用对应规则628。对几何实体的修改632导致几何线长度的修改，并形成几何实体634。正剖面的三个值SNu = ο, SNu = 0.6, SNu = ！由此保存分别由曲线坐标u = 0、u = 0.6和u=l确定的相对位置。然而，正剖面值SNu = i的相对位置以及因此正剖面值的坐标u = i被修改。由此生成有限元模型638，该模型上反映属性数据的更新636。属性数据的更新 636导致在位置识别码u = 0、u = 0. 6、u = 1和u = i以及有限元模型638的元之间建立新的对应关系。然而，鉴于有限元模型638的粒度大于更新的属性数据值的数量，所以根据上述图4描述的应用示例，使用对应规则以便生成要与有限元模型638相关联的新几何数据值。在图6的示例中，对几何实体的修改632针对修改几何线的长度。然而，如果对几何实体的修改632针对修改外部元的位置，则对属性数据636的更新将以相似的方式进行。 因此，在该示例中，可以根据相对于曲线横坐标的位置或相对于外部元的位置来修改属性数据的值。图7示意性示出表示表面或者说是几何表面的几何实体，在该表面上可以关联属性数据。在该示例中，可以根据两个基准，由属性数据的第一和第二位置识别码实现对几何表面的属性数据的位置的识别。在该示例中，属性数据的第一位置识别码基于由索引“i”识别的第一组线GEa(每条线因此可根据用语GEii^Pjlj)对几何表面的切割，以及由索引“j”识别的第二组线 GEb (每条线因此可根据用语GEb识别)对几何表面的切割。因此可以使用由线GEa和GEb 限定的表面作为用来识别属性数据在几何表面的各部分702上的位置的位置识别码。此外，还可以使用属性数据的第二位置识别码(也被称为属性值定位)，从而允许在由交叉点700识别的几何表面的各部分702上定位表面点704的属性数据。为此，首先需要识别表面点704的属性数据根据基于线GEiii和线GEbj交叉点700的位置识别码所位于的表面部分。然后，通过二维坐标系统(u，ν)，在该示例中0 < u < 1和0 < ν < 1，在该表面部分上建立表面点704的属性数据的位置。图8示意性示出本发明在二维元上应用的第一示例，特别是属性数据与有限元模型的关联。例如，二维元可以是板或壳。在该示例中，几何实体800是定向几何表面。在该示例中，几何实体800的表面值804的属性数据被表面值的位置识别码定位。此外，多个一维元802，例如加强筋，被设置在几何实体800上。在该示例中，有限元模型中的几何表面的特性是板。在该示例中，板以厚度表征。 因此，与几何实体关联的表面值804包含位于几何实体上的厚度值。表面值804在几何实体上的位置由表面的识别码识别。在表面和有限元模型806的元之间建立了对应关系。然后，几何实体800的表面值804与有限元模型806形成关联。根据图4至图6描述的应用，建立多个一维元802的属性数据在有限元模型806 上的对应关系和关联。图9示意性示出本发明在二维元上应用的第二示例，特别是允许把多个属性数据与几何实体关联的补丁的使用。该示例还示出补丁与有限元模型的关联。在该示例中，几何实体900是定向几何表面。几何实体900的表面值904由表面值的位置识别码定位。此外，多个一维元902 (例如加强筋)被设置在几何实体900上。此外，补丁，在该示例中的数量为三，S卩补丁 1、补丁 2和补丁 3，位于几何实体900 上。每个补丁包括至少一个与几何实体900的一部分相关联的属性数据。对于不同的补丁，属性数据可以不同。在实施例中，每个补丁的属性数据被包含在独立的文件中，文件是结构化数据格式，例如XML格式。所述三个补丁的位置由补丁的位置识别码识别。在该示例中， 补丁 1的位置由一个区的位置识别码识别，该区是由线GEapGEbpGEivx和GEbj+y的连接边构成的闭合轮廓；补丁 2的位置由第二区的位置识别码识别；以及补丁 3的位置由第三区的位置识别码识别。在补丁在几何实体900上的位置识别码和有限元模型906的元之间建立了对应关系。然后，几何实体900的每个补丁的属性数据与有限元模型906形成关联。表面值的位置识别码和有限元模型906的元之间建立了对应关系。然后，几何实体900的表面值904与有限元模型906形成关联。根据图4至图6描述的应用，建立多个一维元902的属性数据在有限元模型906 上的对应关系和关联。图10示意性示出本发明在二维元上应用的第三示例，特别是使用允许把多个属性数据与几何实体相关联的属性值定位和补丁。该示例还示出补丁和属性值定位与有限元模型的关联。在该示例中，几何实体1000是定向几何表面。几何实体1000的表面值1004 由表面值的位置识别码定位。此外，多个一维元1002，例如加强筋，被设置在几何实体1000上。而且，补丁，在该示例中的数量为三，S卩补丁 11016、补丁 2和补丁 3，位于几何实体 1000上。每个补丁包括至少一个与几何实体1000的一部分相关联的属性数据。对于不同的补丁，属性数据可以不同。在实施例中，每个补丁的属性数据被包含在独立的文件中，文件是结构化数据格式，例如XML格式。所述三个补丁的位置由补丁的位置识别码识别。在该示例中，补丁 11016的位置由一个区的位置识别码识别；补丁 2的位置由第二区的位置识别码识别；以及补丁3的位置由第三区的位置识别码识别。在该示例中，补丁 1016由多个属性值定位构成。在该示例中，每个属性值定位具有其自己的厚度值，属性值定位的值可以取决于几何实体1000的一个或更多特征(例如重心)、计算点的定位、复合层松开的变化、或允许使用者保存对其活动必要的数据的其它任何标准。属性值定位在补丁中的位置由属性值定位的位置识别码识别。在属性值定位的位置识别码和有限元模型1006的元之间建立了对应关系。然后， 属性值定位的值与有限元模型1006形成关联。识别补丁在几何实体1000上位置的位置识别码和有限元模型1006的元之间建立了对应关系。然后，几何实体1000的每个补丁的属性数据与有限元模型1006形成关联。在表面值的位置识别码和有限元模型1006的元之间建立了对应关系。然后，几何实体1000的表面值1004与有限元模型1006形成关联。根据图4至图6描述的应用，建立多个一维元1002的属性数据在有限元模型1006 上的对应关系和关联。在有限元模型1006的粒度(即构成有限元模型的元的数量)大于属性数据值的数量(例如属性值定位的值的数量)的情况下，可使用对应规则，以便生成要与有限元模型 1006关联的属性值定位的新值。对应规则的示例是可以基于预定区单位体积表达的厚度计
笪弁。在属性值定位的位置识别码不对应于有限元模型1006的元的情况下，可向使用者提出选择建议，例如建议最接近的属性值定位的值，或属性数据定位位于的补丁的属性数据之一。该选择也可以通过对应规则自动实现。对应规则的示例可以是两属性值定位之间距离的按比例平均项。由此可创建与有限元模型1006的元关联的属性值定位的新值。上述附图及其描述示出了本发明，但本发明并不仅限于此。当然，为了满足特定需要，由本发明领域技术人员可以对上述描述进行修改。权利要求书的附图标记绝非限定。动词“包含”和“包括”不排除权利要求书中列举的部件以外的其它部件的存在。在一个部件之前的词“一”不排除多个这种部件的存在。
权利要求
1.一种通过计算机实现有限元模型的方法，所述模型包括至少一个元并对几何实体建模，其特征在于，所述方法包括以下步骤a.通过所述计算机的接口获得至少一个属性数据(208)和至少一个位置识别码 006)，以便把所述至少一个属性数据(208)和所述至少一个位置识别码(206)存储在所述计算机的存储器中，所述至少一个位置识别码(206)允许识别所述至少一个属性数据 (208)在所述几何实体(200)上的位置；以及b.在所述计算机的所述存储器中，在所述至少一个位置识别码(206)和所述有限元模型O04)的至少一个元之间建立对应关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括把所述至少一个属性数据(208)与所述有限元模型(204)的所述至少一个元相关联的步骤，对于所述至少一个元， 在所述计算机的所述存储器中已经建立了与所述至少一个属性数据O08)的所述位置识别码O06)的对应关系。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过所述计算机根据对应规则(21 修改所述至少一个属性数据(208)和/或所述位置识别码O06)的步骤。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过所述计算机根据对应规则012)生成至少一个属性数据(208)和/或位置识别码O06)的步骤。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述对应规则(21 是使用者通过所述计算机的所述接口确定的。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述对应规则(212)是在线性插值法、对数插值法、平均值、加权平均值、基于预设区单位体积表达的厚度计算以及两值间距的按比例平均值中选择的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对所述有限元模型O04)的所述至少一个元的修改根据对应规则(21 修改所述至少一个属性数据(208)和/或所述位置识别码(206)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对所述有限元模型O04)的所述至少一个元的修改根据对应规则(21 生成至少一个属性数据(208)和/或位置识别码(206)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述有限元模型中的元的创建生成至少一个属性数据(208)和/或位置识别码(206)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，包括通过所述计算机的所述接口获取所述至少一个属性数据O08)的步骤是基于有限元模型执行的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述几何实体(200)是在一维元和二维元中选择的。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个属性数据 (208)是在正剖面、惯量、剪切面、转矩、厚度和表面值中选择的。
13.—种包括适于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的每个步骤的装置的设备。
14.一种包括程序代码指令的计算机程序，所述程序当在计算机上执行时用于执行根据权利要求1至12之一所述的方法的步骤。
15. 一种计算机可读记录介质，其上记录有根据权利要求14所述的计算机程序。
全文摘要
一种对几何实体建模的有限元模型，由计算机以以下方式实现通过计算机的接口获得至少一个属性数据(208)和至少一个位置识别码(206)，以便将其存储在计算机的存储器中。位置识别码允许识别属性数据(208)在几何实体(200)上的位置。位置识别码(206)和有限元模型(204)的至少一个元之间建立对应关系。优选地，属性数据(208)与有限元模型(204)的元相关联，对于所述元而言建立了与属性数据(208)的位置识别码(206)的对应关系。
文档编号G06F17/50GK102177518SQ200980140582
公开日2011年9月7日 申请日期2009年9月11日 优先权日2008年9月12日
发明者丹尼尔·努克塞特, 帕特里克·萨鲁耶 申请人:空中客车营运有限公司
技术领域：
本发明涉及有限元模型的实现，更特别地，涉及允许使属性数据的应用独立于有限元模型粒度的方法和设备。
背景技术：
有限元建模是在当今可靠的技术。其允许在数值上计算通常非常复杂的物体的特性。有限元建模基于按由有限元组成的网格对空间的切分。此外，在有限元模型的创建时， 模型化实体的一组属性数据通常与有限元模型的元直接关联。这些属性数据例如可以是模型化实体的物理特性。属性数据与有限元模型的这种关联使属性数据依赖于有限元模型的粒度。此外，有限元模型常应用于设计复杂组体，诸如飞行器等。这样的组体需要操作复杂的有限元模型。举例而言，飞行器区段(例如中央机身)的有限元模型可以包括超过 33000个有限元。鉴于有限元中的每个通常与一组属性数据相关联，因此对于整个有限元模型，要操作大量的属性数据。传统上，通过连续增大有限元模型的粒度，迭代地，对复杂的组体(比如飞行器) 进行设计。换言之，在设计的各步骤中，可对有限元模型的有限元数量进行修改。例如，根据所使用材料和构造原理而进行的一次或更多次计算，对有限元模型的粒度进行修改。因此，直接取决于有限元模型的特殊粒度的属性数据，在每次改变有限元模型的粒度时，应完全被重新创建。即便与新有限元模型相关联的新属性数据与产生新有限元模型的有限元模型所关联的属性数据相同，依然需要完成全部属性数据的创建。该约束源于属性数据是通过数字与有限元模型相关联的事实。如果有限元模型的粒度改变，该数字将产生变化，便不可能在不同组属性数据之间建立联系。随着属性数据的量可以极大，并且这些属性数据的创建需要许多人为干预的步骤，因此形成在设计的每次迭代时重复出现的显著约束，从而导致不可能随时修改有限元模型的粒度水平，且增加了设计过程的延期。
发明内容
存在以相对快速和灵活的方式实现有限元模型的需要。本发明允许解决上述问题中的至少一个。本发明的目的因此在于提出一种通过计算机实现有限元模型的方法，所述模型包括至少一个元并对几何实体建模，其特征在于，所述方法包括以下步骤a.通过计算机的接口获得至少一个属性数据和至少一个位置识别码，以便把至少一个属性数据和至少一个位置识别码存储在计算机的存储器中，所述至少一个位置识别码允许识别至少一个属性数据在几何实体上的位置；以及b.在计算机的存储器中，在至少一个位置识别码和至少一个有限元模型的元之间
建立对应关系。
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这样的方法允许使属性数据的创建独立于有限元模型的粒度。该方法还允许在有限元模型的整个改进过程期间，保存属性数据的信息。在特定实施方式中，该方法还包括把至少一个属性数据与有限元模型的至少一个元相关联的步骤，对于至少一个元而言，在计算机的存储器中已经建立了与至少一个属性数据的位置识别码的对应关系。在特定实施方式中，该方法还包括通过计算机根据对应规则修改至少一个属性数据和/或位置识别码的步骤。在另一特定实施方式中，该方法还包括通过计算机根据对应规则生成至少一个属性数据和/或位置识别码的步骤。在特定实施方式中，对应规则是使用者通过计算机的接口确定的。在另一特定实施方式中，对应规则是在线性插值法、对数插值法、平均值、加权平均值、基于预设区单位体积表达的厚度计算以及两值间距的按比例平均值中选择的。在特定实施方式中，对有限元模型的至少一个元的修改根据对应规则修改至少一个属性数据和/或位置识别码。在另一特定实施方式中，对有限元模型的至少一个元的修改根据对应规则生成至少一个属性数据和/或位置识别码。在特定实施方式中，有限元模型中的元的创建生成至少一个属性数据和/或位置识别码。在特定实施方式中，包括通过计算机的接口获取至少一个属性数据的步骤是基于有限元模型执行的。在特定实施方式中，几何实体是在一维元和二维元中选择的。在特定实施方式中，至少一个属性数据是在正剖面、惯量、剪切面、转矩、厚度和表面值中选择的。本发明的目的还在于提出适于实施根据前述方法的每个步骤的装置的设备。本发明的目的还在于提出包括程序代码指令的计算机程序，所述程序当在计算机上执行时用于执行前述方法的步骤。在特定实施方式中，程序的形式是记录在信息系统可读介质上的产品，其包括经编程的代码部件。
通过附图上的非限定性示例示出本发明，其中，相同的标记指示相似的组件-图1示意性示出允许实施本发明的装置的示例；-图2示意性示出几何实体的属性数据关联在有限元模型上的示例；-图3示意性示出允许使用本发明的不同模块的示例；-图4示意性示出本发明应用于一维元的第一示例；-图5示意性示出本发明应用于一维元的第二示例；-图6示意性示出本发明应用于一维元的第三示例；-图7示意性示出几何表面；-图8示意性示出本发明应用于二维元的第一示例；
-图9示意性示出本发明应用于二维元的第二示例；且-图10示意性示出本发明应用于二维元的第三示例。
具体实施例方式本发明涉及实现有限元模型，更特别地，涉及使得数据属性的创建能够独立于有限元模型粒度的方法。图1示出适于实施本发明的装置100的示例，例如微型计算机或工作站。优选地，装置100包括通信总线102，连接在该总线上的是中央处理器112，比如微处理器；可包括一个或更多个程序“Prog”、“ftx)gl”和“Prog2”的只读存储器104，或英语称为Read Only Memory(ROM)；包括适于存储在执行上述程序过程中创建和修改的变量及参数的寄存器的随机存取存储器106，或英语称为Random Access Memory(RAM)；以及连接在分布式通信网110(例如互联网或内联网)上的通信接口 108，该接口能够传输和接收数据。可选地，装置100可具有以下设备中的一个、多个或全部允许显示数据和/或作为图形用户界面的屏幕116，用户能借助键盘118或任何其它设备(例如鼠标114)与根据本发明的程序交互；可以装载程序和/或数据、尤其是根据本发明而被处理或待处理的数据的硬盘120 ；适于接纳可移除存储介质124并且适于在其中读写根据本发明而被处理或待处理的数据的可移除存储介质读取器122。通信总线允许包括在装置100中或连接到装置100的不同部件之间的通信和协同运作。总线的表示并非限定性的，特别地，中央处理器可以直接地或通过装置100的另一部件，把指令传递至装置100的任何部件。允许装置100实施根据本发明的处理的一个或更多个程序的可执行代码可以例如被存储在硬盘120或只读存储器104中。根据变型，可移除存储介质1 可以包含上述程序的数据和可执行代码，其被装置100读取后就可以被存储在硬盘120内。或者，程序的可执行代码可以通过通信网110经由接口 108被接收，从而可以用与以上描述的方式相同的方式被存储。可移动存储介质可以例如是软盘、光盘(⑶-ROM)或存储卡。通常，可由计算机或微处理器读取的、装置包含或未包含的、可移除的并适于存储一个或多个程序的信息存储装置，执行所述程序允许实施根据本发明的方法。更一般地，一个或多个程序在被执行前，可以装载在装置100的存储装置之一中。中央单元112对根据本发明的一个或更多程序的软件代码的指令或部分的执行进行控制，所述指令存储在硬盘120内、在只读存储器104中或存储在上述其它存储部件中。当加电时，一个或更多被存储在非易失性存储器(例如硬盘120或只读存储器104)中的程序被转移到随机存取存储器106 (RAM)中，该随机存取存储器因此包含根据本发明的一个或更多个程序的可执行代码，以及用于存储实施本发明所需的变量和参数的寄存器。需注意，包括根据本发明的设备的装置，还可以是经编程的装置。实施本发明的一个或更多程序的指令例如可实施在可编程或专用的集成电路中(英语为 Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)进行调试。
图2示出为获得对几何实体200进行建模的有限元模型204而通过本发明实施的某些步骤，属性数据208与该有限元模型相关联同时使属性数据208独立于有限元模型 204。为此，属性数据208通过属性数据的至少一个位置识别码206与几何实体200相关联。位置识别码206允许识别至少一个属性数据208在几何实体200上的位置。在该示例中，属性数据208是代表一维元的正剖面的一组值。需注意的是属性数据208可以包括与元的物理属性相关的信息，或者用来创造网状结构的有用数据，例如便于实施拓扑编号或便于对任一经验(最优化、振动、热量，等等)进行研究的数据，或者创建可跟踪性的数据 (来自物理数据固体的截面、插值法、具体研究、假定、飞机验证，等等)。这样的信息可以例如是正剖面、惯性、剪切截面、扭矩或厚度。此外，几何实体200可以是尤其可通过几何坐标建模的任何实体。例如，几何实体200可以代表一维或二维简单的复杂元，比如梁或面， 或者包括例如多个简单的复元的组合的更大复杂元，比如飞机舱段。在实现有限元模型202时，实现对属性数据208和这些属性数据的位置识别码206 的采集。位置识别码206识别属性数据208在几何实体200上的位置，有限元模型204是以所述位置为基础实现的。因此，在借助至少一个位置识别码206来相对于几何实体200 创建属性数据208的位置的情况下，属性数据208独立于有限元模型204。属性数据208借助位置识别码206与有限元模型204的元相关联，以便识别属性数据208所关联的有限元模型204的元。因此，在几何实体200的位置识别码206和对几何实体200进行建模的有限元模型204的一个或更多个元之间建立起对应关系。在位置识别码206和有限元模型204的元之间建立起对应关系后，属性数据208与有限元模型204 的元相关联，而所述有限元模型的元已经与属性数据208的位置识别码206建立起对应关系。此外，当在位置识别码206和有限元模型204的元之间建立对应关系时，可以使用对应规则212。对应规则允许修改或创建随后与有限元模型204相关联的属性数据的新值。 而且，对应规则212也允许修改或创建已修改或创建的属性数据值的位置识别码。因此，通过修改或创建位置识别码，对应规则212允许相对于几何实体200更新属性数据。通过使用已知的属性数据208的值，对应规则212可以修改或创建属性数据的一个或更多个新值。 不同的计算方法可以应用于已知的属性数据208的值，从而修改或创建属性数据的一个或更多个新值。例如，这些计算方法可以是线性插值法、对数插值法、平均法或加权平均法。在该示例中，属性数据208由三个值构成，所述值表示元的正剖面以及允许识别属性数据208所关联的几何实体200的部分的位置识别码206。随后，建立位置识别码206 和有限元模型204的元之间的对应关系，从而识别属性数据208关联到有限元模型204的哪个或哪些元。在该示例中，几何实体200的正剖面的三个值，分别为0、0. 5和1，分别在位置PI、P6和PlO关联有限元模型204的元。元的位置Pl至PlO是从对网格进行精细化得到的位置。此外，在该示例中，对应规则212被用来生成与有限元模型204的位置P2、P3、 P4和P5处的元相关联的属性数据。图3示意性示出允许使用本发明的不同模块的示例。属性数据模块300允许生成要关联到例如通过计算机辅助设计软件(CAO)或计算机辅助工程软件(英语为 computer-aided engineering (CAE))生成的有限元模型318的属性数据。属性数据模块300允许在市场上可获得的CAO或CAE软件(比如由Dassault SystSmes公司开发的CATIA， 结合例如由MSC. Software公司开发的SIMXpert软件)中实施本发明。属性数据可以被直接存储在CAO或CAE软件中，或位于外部数据库中。如果属性数据被存储在外部数据库中则可以更方便使用属性数据，特别是在如果属性数据的量非常大的情况下。这样的外部数据库可以例如通过API (英语为Application Programming Interface)访问，由此允许利用开放式信息架构。属性数据也可以关联到真实几何形状或几何图像。某些CAO或CAE软件中集成了允许读取几何形状且因此创建中间几何图像的模块。属性数据的回收可以通过第一回收方法306或第二回收方法332实现。第一回收方法306允许输入304XML文件302内所含的属性数据。使用XML格式允许利用数据组织标准，然而，也可以使用其它文件格式，例如CVS格式。第二回收方法332允许基于现有的有限元模型来回收属性数据。前一组属性数据338然后被属性数据捕获模块336捕获。在捕获到后，由属性数据构造模块334随后构造属性数据。根据第一实施变型，属性数据修改模块经由图像接口 316可实现属性数据的修改。随后，经修改的属性数据被提供给属性数据模块300。根据第二实施变型，可以使用外部文件的使用方法314。外部文件的使用方法314允许向属性数据模块300提供由属性数据创建模块创建的属性数据。例如，该属性数据创建模块可以是优化模块、尺寸计算模块或 CAO计算连接模块或CAE计算连接模块。属性数据创建模块和属性数据模块300之间通过可以被输出模块310修改的XML文件312发生相互作用。更新模块308允许更新属性数据模块300，从而反映在被属性数据创建模块修改的XML文件312上执行的修改。属性数据在有限元模型318上的应用322是通过属性数据对应和关联模块320实现的。属性数据对应和关联模块320将属性数据模块300的属性数据与有限元模型318相关联。例如如果属性数据模块300的属性数据粒度不同于有限元模型318的粒度，则属性数据的对应和关联模块320可以使用至少一个对应规则。已关联属性数据的有限元模型318可以被有限元模型元修改模块3M修改。由此创建一组新的属性数据326。此外，由属性数据捕获模块336捕获所述修改。新的属性数据由更新属性数据模块300的属性数据构造模块334构造。此外，可以根据补丁 328的定义基于补丁构造模块330由模块336对属性数据进行捕获。将在本文后面部分详述补丁的概念。图4示意性示出本发明在一维元上应用的第一示例，特别是属性数据与有限元模型的关联。例如，一维元可以是杆或梁。在该示例中，几何实400是起点曲线坐标为U = O 以及终点曲线坐标为u = 1的定向几何线。在该示例中，有限元模型中的几何线的状态是杆。在该示例中，杠通过正剖面表征。因此，与几何实体相关联的属性数据包含位于几何实体不同位置的正剖面值。在该示例中，正剖面的两个值形成属性数据。所述值在几何实体上的位置由两个位置识别码(u = 0和u = 1)识别。正剖面的两个值SNU = (1和SNu=工被定位在线的各端。在该示例中，正剖面的值由长度与值成比例的垂直条表示。在两个位置识别码u = 0和u = 1以及有限元模型404的元之间创建对应关系时使用对应规则402。然而，鉴于有限元模型的粒度，即构成有限元模型的元的数量大于属性数据值的数量，所以使用对应规则402，从而生成要与有限元模型404相关联的新几何数据
8值。在该示例中，在位于两端部的两个条之间的五个条表示根据使用线性插值法的对应规则402被插入的正剖面值。由此，正剖面值与有限元模型404的各个元相关联。网格的精细化406，即增加有限元模型408的元的数量，导致新元和与新元相关联的属性数据的新值的创建。此外，新元的创建也会修改与有关元所关联的值。在该情况下， 使用对应规则以便生成新元的新数据值。由于在创建新元时被修改，对与相关元所关联的属性数据的值也要进行更新。因此，在每次修改或创建有限元模型的元时，属性数据得到更新。图5示意性示出本发明在一维元上应用的第二示例，特别是几何实体和有限元模型之间属性数据一一对应的更新。在该示例中，几何实体510是起点曲线坐标为u = 0以及终点曲线坐标为U= 1的定向几何线。在该示例中，有限元模型中的几何线的状态是杆。 在该示例中，杠通过正剖面表征。因此，与几何实体相关联的属性数据包含位于几何实体不同位置的正剖面值。在该示例中，正剖面的三个值形成属性数据。这些值在几何实体上的位置由三位置识别码(u = 0、u = 0.6和u = 1)识别。正剖面的三个值SNu = q、SNu = q.6* SNu =工被分别定位在u = 0、u = 0. 6和u = 1上。在该示例中，正剖面的值由长度与值成比例的垂直条表示。在位置识别码的三个位置u = 0、u = 0. 6和u = 1以及有限元模型514的元之间创建对应关系时使用对应规则512。然而，在该示例中，位置识别码u = 0. 6不对应于有限元模型514的元。因此向使用者建议一种选择，尽管可以认为该选择可由对应规则512自动实现。因此根据第一选择，可以创建与有限元模型514的元相关联的新几何数据值。该值可根据对应规则并基于值SNu = U创建。根据第二选择，没有任何属性数据的新值可由此被创建。对属性数据进行修改516，导致与有限元模型514的元相关联的属性数据值的修改。此外，属性数据的更新520导致产生属性数据的新值和该新值在几何实体522上的位置识别码。因此，每次修改或创建属性数据值时，属性数据相对于几何实体可被更新。图6示意性示出本发明在一维元上应用的第三示例，特别是属性数据在几何实体上的位置识别码不仅取决于几何线上的曲线横坐标。在该示例中，位置识别码之一取决于外部元的位置。在该示例中，外部元可以是位于几何线横向上的加强筋。在该示例中，几何实体拟6是起点曲线坐标为u = 0以及终点曲线坐标为u = 1 的定向几何线。在该示例中，有限元模型中的几何线的状态是杆。在该示例中，杆通过正剖面表征。因此，与几何实体相关联的属性数据包含位于几何实体不同位置的正剖面值。在该示例中，正剖面的四个值形成属性数据。这些值在几何实体上的位置由三个位置识别码 u = 0、u = 0. 6和u = 1以及位于外部元与几何线交叉处的位置识别码u = i识别。正剖面的四个值 SNu =。、SNu = α6、SNu = i 和 SNu = i 分别位于 11 = 0、11 = 0.6、11=1和11=1上。 在该示例中，正剖面的值由长度与值成比例的垂直条表示。此外，外部元与几何线的交叉可以例如是对加强板的垂直加强筋和水平加强筋之间的交叉点的建模。根据上述图5描述的应用示例，在位置识别码和有限元模型630的元之间建立对应关系时使用对应规则628。对几何实体的修改632导致几何线长度的修改，并形成几何实体634。正剖面的三个值SNu = ο, SNu = 0.6, SNu = ！由此保存分别由曲线坐标u = 0、u = 0.6和u=l确定的相对位置。然而，正剖面值SNu = i的相对位置以及因此正剖面值的坐标u = i被修改。由此生成有限元模型638，该模型上反映属性数据的更新636。属性数据的更新 636导致在位置识别码u = 0、u = 0. 6、u = 1和u = i以及有限元模型638的元之间建立新的对应关系。然而，鉴于有限元模型638的粒度大于更新的属性数据值的数量，所以根据上述图4描述的应用示例，使用对应规则以便生成要与有限元模型638相关联的新几何数据值。在图6的示例中，对几何实体的修改632针对修改几何线的长度。然而，如果对几何实体的修改632针对修改外部元的位置，则对属性数据636的更新将以相似的方式进行。 因此，在该示例中，可以根据相对于曲线横坐标的位置或相对于外部元的位置来修改属性数据的值。图7示意性示出表示表面或者说是几何表面的几何实体，在该表面上可以关联属性数据。在该示例中，可以根据两个基准，由属性数据的第一和第二位置识别码实现对几何表面的属性数据的位置的识别。在该示例中，属性数据的第一位置识别码基于由索引“i”识别的第一组线GEa(每条线因此可根据用语GEii^Pjlj)对几何表面的切割，以及由索引“j”识别的第二组线 GEb (每条线因此可根据用语GEb识别)对几何表面的切割。因此可以使用由线GEa和GEb 限定的表面作为用来识别属性数据在几何表面的各部分702上的位置的位置识别码。此外，还可以使用属性数据的第二位置识别码(也被称为属性值定位)，从而允许在由交叉点700识别的几何表面的各部分702上定位表面点704的属性数据。为此，首先需要识别表面点704的属性数据根据基于线GEiii和线GEbj交叉点700的位置识别码所位于的表面部分。然后，通过二维坐标系统(u，ν)，在该示例中0 < u < 1和0 < ν < 1，在该表面部分上建立表面点704的属性数据的位置。图8示意性示出本发明在二维元上应用的第一示例，特别是属性数据与有限元模型的关联。例如，二维元可以是板或壳。在该示例中，几何实体800是定向几何表面。在该示例中，几何实体800的表面值804的属性数据被表面值的位置识别码定位。此外，多个一维元802，例如加强筋，被设置在几何实体800上。在该示例中，有限元模型中的几何表面的特性是板。在该示例中，板以厚度表征。 因此，与几何实体关联的表面值804包含位于几何实体上的厚度值。表面值804在几何实体上的位置由表面的识别码识别。在表面和有限元模型806的元之间建立了对应关系。然后，几何实体800的表面值804与有限元模型806形成关联。根据图4至图6描述的应用，建立多个一维元802的属性数据在有限元模型806 上的对应关系和关联。图9示意性示出本发明在二维元上应用的第二示例，特别是允许把多个属性数据与几何实体关联的补丁的使用。该示例还示出补丁与有限元模型的关联。在该示例中，几何实体900是定向几何表面。几何实体900的表面值904由表面值的位置识别码定位。此外，多个一维元902 (例如加强筋)被设置在几何实体900上。此外，补丁，在该示例中的数量为三，S卩补丁 1、补丁 2和补丁 3，位于几何实体900 上。每个补丁包括至少一个与几何实体900的一部分相关联的属性数据。对于不同的补丁，属性数据可以不同。在实施例中，每个补丁的属性数据被包含在独立的文件中，文件是结构化数据格式，例如XML格式。所述三个补丁的位置由补丁的位置识别码识别。在该示例中， 补丁 1的位置由一个区的位置识别码识别，该区是由线GEapGEbpGEivx和GEbj+y的连接边构成的闭合轮廓；补丁 2的位置由第二区的位置识别码识别；以及补丁 3的位置由第三区的位置识别码识别。在补丁在几何实体900上的位置识别码和有限元模型906的元之间建立了对应关系。然后，几何实体900的每个补丁的属性数据与有限元模型906形成关联。表面值的位置识别码和有限元模型906的元之间建立了对应关系。然后，几何实体900的表面值904与有限元模型906形成关联。根据图4至图6描述的应用，建立多个一维元902的属性数据在有限元模型906 上的对应关系和关联。图10示意性示出本发明在二维元上应用的第三示例，特别是使用允许把多个属性数据与几何实体相关联的属性值定位和补丁。该示例还示出补丁和属性值定位与有限元模型的关联。在该示例中，几何实体1000是定向几何表面。几何实体1000的表面值1004 由表面值的位置识别码定位。此外，多个一维元1002，例如加强筋，被设置在几何实体1000上。而且，补丁，在该示例中的数量为三，S卩补丁 11016、补丁 2和补丁 3，位于几何实体 1000上。每个补丁包括至少一个与几何实体1000的一部分相关联的属性数据。对于不同的补丁，属性数据可以不同。在实施例中，每个补丁的属性数据被包含在独立的文件中，文件是结构化数据格式，例如XML格式。所述三个补丁的位置由补丁的位置识别码识别。在该示例中，补丁 11016的位置由一个区的位置识别码识别；补丁 2的位置由第二区的位置识别码识别；以及补丁3的位置由第三区的位置识别码识别。在该示例中，补丁 1016由多个属性值定位构成。在该示例中，每个属性值定位具有其自己的厚度值，属性值定位的值可以取决于几何实体1000的一个或更多特征(例如重心)、计算点的定位、复合层松开的变化、或允许使用者保存对其活动必要的数据的其它任何标准。属性值定位在补丁中的位置由属性值定位的位置识别码识别。在属性值定位的位置识别码和有限元模型1006的元之间建立了对应关系。然后， 属性值定位的值与有限元模型1006形成关联。识别补丁在几何实体1000上位置的位置识别码和有限元模型1006的元之间建立了对应关系。然后，几何实体1000的每个补丁的属性数据与有限元模型1006形成关联。在表面值的位置识别码和有限元模型1006的元之间建立了对应关系。然后，几何实体1000的表面值1004与有限元模型1006形成关联。根据图4至图6描述的应用，建立多个一维元1002的属性数据在有限元模型1006 上的对应关系和关联。在有限元模型1006的粒度(即构成有限元模型的元的数量)大于属性数据值的数量(例如属性值定位的值的数量)的情况下，可使用对应规则，以便生成要与有限元模型 1006关联的属性值定位的新值。对应规则的示例是可以基于预定区单位体积表达的厚度计
笪弁。在属性值定位的位置识别码不对应于有限元模型1006的元的情况下，可向使用者提出选择建议，例如建议最接近的属性值定位的值，或属性数据定位位于的补丁的属性数据之一。该选择也可以通过对应规则自动实现。对应规则的示例可以是两属性值定位之间距离的按比例平均项。由此可创建与有限元模型1006的元关联的属性值定位的新值。上述附图及其描述示出了本发明，但本发明并不仅限于此。当然，为了满足特定需要，由本发明领域技术人员可以对上述描述进行修改。权利要求书的附图标记绝非限定。动词“包含”和“包括”不排除权利要求书中列举的部件以外的其它部件的存在。在一个部件之前的词“一”不排除多个这种部件的存在。
权利要求
1.一种通过计算机实现有限元模型的方法，所述模型包括至少一个元并对几何实体建模，其特征在于，所述方法包括以下步骤a.通过所述计算机的接口获得至少一个属性数据(208)和至少一个位置识别码 006)，以便把所述至少一个属性数据(208)和所述至少一个位置识别码(206)存储在所述计算机的存储器中，所述至少一个位置识别码(206)允许识别所述至少一个属性数据 (208)在所述几何实体(200)上的位置；以及b.在所述计算机的所述存储器中，在所述至少一个位置识别码(206)和所述有限元模型O04)的至少一个元之间建立对应关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括把所述至少一个属性数据(208)与所述有限元模型(204)的所述至少一个元相关联的步骤，对于所述至少一个元， 在所述计算机的所述存储器中已经建立了与所述至少一个属性数据O08)的所述位置识别码O06)的对应关系。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过所述计算机根据对应规则(21 修改所述至少一个属性数据(208)和/或所述位置识别码O06)的步骤。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过所述计算机根据对应规则012)生成至少一个属性数据(208)和/或位置识别码O06)的步骤。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述对应规则(21 是使用者通过所述计算机的所述接口确定的。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述对应规则(212)是在线性插值法、对数插值法、平均值、加权平均值、基于预设区单位体积表达的厚度计算以及两值间距的按比例平均值中选择的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对所述有限元模型O04)的所述至少一个元的修改根据对应规则(21 修改所述至少一个属性数据(208)和/或所述位置识别码(206)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对所述有限元模型O04)的所述至少一个元的修改根据对应规则(21 生成至少一个属性数据(208)和/或位置识别码(206)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述有限元模型中的元的创建生成至少一个属性数据(208)和/或位置识别码(206)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，包括通过所述计算机的所述接口获取所述至少一个属性数据O08)的步骤是基于有限元模型执行的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述几何实体(200)是在一维元和二维元中选择的。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个属性数据 (208)是在正剖面、惯量、剪切面、转矩、厚度和表面值中选择的。
13.—种包括适于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的每个步骤的装置的设备。
14.一种包括程序代码指令的计算机程序，所述程序当在计算机上执行时用于执行根据权利要求1至12之一所述的方法的步骤。
15. 一种计算机可读记录介质，其上记录有根据权利要求14所述的计算机程序。
全文摘要
一种对几何实体建模的有限元模型，由计算机以以下方式实现通过计算机的接口获得至少一个属性数据(208)和至少一个位置识别码(206)，以便将其存储在计算机的存储器中。位置识别码允许识别属性数据(208)在几何实体(200)上的位置。位置识别码(206)和有限元模型(204)的至少一个元之间建立对应关系。优选地，属性数据(208)与有限元模型(204)的元相关联，对于所述元而言建立了与属性数据(208)的位置识别码(206)的对应关系。
文档编号G06F17/50GK102177518SQ200980140582
公开日2011年9月7日 申请日期2009年9月11日 优先权日2008年9月12日
发明者丹尼尔·努克塞特, 帕特里克·萨鲁耶 申请人:空中客车营运有限公司
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