鸟撞分析模型实体单元节点获取方法、装置、设备和介质

技术领域

本公开一般地有限元模拟技术领域，特别地涉及鸟撞分析模型实体单元节点获取方法、装置、设备和计算机可读存储介质。

背景技术

有限元分析(Finite Element Analysis，FEA)软件可以帮助研究人员减少在产品或者流程的设计、优化或控制环节中，原型测试的原型数量和测试次数。有限元仿真分析带来的不仅仅是成本的降低，更重要的是在激烈的市场竞争中赢得优势，为研发投入带来了更大的回报。

为了研究金属材料风扇转子叶片鸟撞击破坏模式，掌握旋转状态下叶片鸟撞损伤的演化规律和瞬态动力学响应，虚拟仿真验证是重要的技术手段。因此，可以通过有限元分析模型来对该项目进行模拟。

当鸟撞分析模型采用实体单元进行叶片剖分和建模仿真时，需要对特定节点施加约束或者载荷，由于叶片及叶轮的空间曲面特征，对于复杂空间，要想选取表面节点非常困难，通常需要逐个点选获取，效率低下。这样的选择方式是基于节点而进行的，不能基于几何来进行选择。而且，这样基于节点的约束施加效率太低，无法快速建立约束，导致模型模拟精度和速度均受到影响。

因此，需要一种易于实现且高效的鸟撞发动机叶片有限元模型生成的方案。

发明内容

本公开的目的是提供一种鸟撞分析模型实体单元节点获取方法、装置、设备和介质，以至少部分地解决目前的技术中存在的问题。

根据本公开的第一方面，提供了一种鸟撞分析模型实体单元节点获取方法，用于所述实体单元的复杂空间，所述方法包括：基于实体单元有限元网格，获取对应于所述实体单元的多个表面网格；基于相邻的多个所述表面网格得到一组面片，其中所述一组面片中的每个面片具有相同特征；响应于接收到用户针对所述复杂空间的位置选择操作，确定与所述位置相对应的所述一组面片中的相应面片；以及确定所述相应面片上的节点。

在一些实施例中，所述复杂空间包括发动机轮轴内表面、发动机轮轴外表面、矩形工具无法捕捉的几何表面、以及圆形工具无法捕捉的几何表面中的一者或多者。

在一些实施例中，基于实体单元有限元网格，获取对应于所述实体单元的多个表面网格包括：剔除所述实体单元有限元网格的内部网格。

在一些实施例中，基于相邻的多个所述表面网格得到一组面片包括：对多个所述表面网格进行特征分割得到所述一组面片。

在一些实施例中，所述相同特征包括如下中的至少一者：所述面片中的各个网格之间的相邻关系或不同的所述面片之间的相邻关系；所述面片中的各个网格之间具有小于预定阈值的表面曲率或不同的所述面片之间具有小于预定阈值的表面曲率；所述面片中的各个网格之间具有小于预定阈值的光滑表面过渡率或不同的所述面片之间具有小于预定阈值的光滑表面过渡率。

在一些实施例中，所述方法还包括：响应于接收到所述一组面片中的相应面片被选中，确定挂载在所述相应面片上的节点；以及对所述节点施加约束。

根据本公开的第二方面，提供了一种鸟撞分析模型实体单元节点获取装置，用于所述实体单元的复杂空间，所述装置包括：表面网格获取模块，被配置为基于实体单元有限元网格，获取对应于所述实体单元的多个表面网格；面片获取模块，被配置为基于相邻的多个所述表面网格得到一组面片，其中所述一组面片中的每个面片具有相同特征；面片确定模块，被配置为响应于接收到用户针对所述复杂空间的位置选择操作，确定与所述位置相对应的所述一组面片中的相应面片；以及节点确定模块，被配置为确定所述相应面片上的节点。

在一些实施例中，所述复杂空间包括发动机轮轴内表面、发动机轮轴外表面、矩形工具无法捕捉的几何表面、以及圆形工具无法捕捉的几何表面中的一者或多者。

在一些实施例中，表面网格获取模块还被配置为：剔除所述实体单元有限元网格的内部网格。

在一些实施例中，面片获取模块还被配置为：对多个所述表面网格进行特征分割得到所述一组面片。

在一些实施例中，所述相同特征包括如下中的至少一者：所述面片中的各个网格之间的相邻关系或不同的所述面片之间的相邻关系；所述面片中的各个网格之间具有小于预定阈值的表面曲率或不同的所述面片之间具有小于预定阈值的表面曲率；所述面片中的各个网格之间具有小于预定阈值的光滑表面过渡率或不同的所述面片之间具有小于预定阈值的光滑表面过渡率。

在一些实施例中，该装置还被配置为：响应于接收到所述一组面片中的相应面片被选中，确定挂载在所述相应面片上的节点；以及对所述节点施加约束。

根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备。该设备包括：存储器和处理器；其中所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现根据本公开第一方面的方法。

根据本公开的第四方面，提供了一种非瞬态计算机可读存储介质，其上存储有一条或多条计算机指令，其中所述一条或多条计算机指令被处理器执行以实现根据本公开第一方面所述的方法。

根据本公开的各个实施例至少可以实现如下技术效果：提供了一种对表面网格进行特征分割的新手段，实现从手动节点的选择到基于几何特征分割面的复杂空间的选择，避免逐点对节点进行选取，显著提升节点选择效率；基于快速节点的约束施加，能够快速建立约束，显著提升建模和模拟效率。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开的实施例的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例而非限制性的方式示出了本公开的若干实施例，其中：

图1示出了本公开的实施例能够在其中实现的一个示例环境的示意图；

图2示出了根据本公开的一些实施例的发动机的示意图；

图3示出了根据本公开的一些实施例的鸟撞分析模型实体单元节点获取方法的流程图；

图4示出了根据本公开的一些实施例的鸟撞分析模型实体单元节点获取装置的示意框图；以及

图5示出了能够实施本公开的一些实施例的计算设备的框图。

在各个附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实现方式。虽然附图中示出了本公开的某些实现方式，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实现方式，相反，提供这些实现方式是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实现方式仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

在本公开的实现方式的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实现方式”或“该实现方式”应当理解为“至少一个实现方式”。术语“一些实现方式”应当理解为“至少一些实现方式”。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。如本文中所使用的，术语“模型”可以表示各个数据之间的关联关系。例如，可以基于目前已知的和/或将在未来开发的多种技术方案来获取上述关联关系。

如前所述，目前对于有限元模型实体单元复杂空间表面的节点，需要逐个点选择获取，基于节点选择，不能基于几何选择，效率低下。而且，约束施加效率太低，无法快速建立约束。本公开通过表面分割，对于相同特征的面片形成集合，从而将表面进行特征分割。这样一来，在选择时，只需要选中位置，就可以判断对应的表面，进而获得表面上的节点。这种新技术手段能够实现从手动节点的选择到基于几何特征分割面的复杂空间的选择，避免逐点对节点进行选取，显著提升节点选择效率；基于快速节点的约束施加，能够快速建立约束。

以下将参照附图来具体描述本公开的实施例。应当理解，虽然为了方便举例，本公开的各个实施例主要以鸟撞飞机发动机节点获取为例来进行描述，但是本领域技术人员应当理解本公开的各个实施例在其他专业领域中同样适用。其他领域例如可以是鸟撞其他车辆发动机节点获取、鸟撞其他旋转物体节点获取、其他物体碰撞旋转物体的节点获取等等，在此不做限定。

图1示出了本公开的实施例能够在其中实现的一个示例环境100的示意图。在示例环境100中，包括节点获取110和计算设备120。其中，节点获取110的操作可以在计算设备120中实现。

在一些实施例中，参考图1，计算设备120可以包括但不限于个人计算机、服务器计算机、手持或膝上型设备、移动设备(诸如移动电话、个人数字助理PDA、媒体播放器等)、消费电子产品、小型计算机、大型计算机、云计算资源等。

在一些实施例中，参照图1，节点获取110的操作中包括发动机实体单元。实体单元可以通过族、节点号、自由度、公式和积分点等特征分类。实体单元可以是通过四节点、六节点、八节点或者其他数目的节点共同构成的实体三维单元主要用来模拟实体结构。单元边界的中间是否存在节点是将单元划分为高阶单元和低阶单元的重要依据。实体单元可以通过族、节点号、自由度、公式和积分点等特征分类。

在该实施例的发动机实体单元中，由于发动机的复杂构造，发动机包括多个复杂空间。复杂空间将结合图2在下文更为详细地示出。

图2示出了根据本公开的一些实施例的发动机的示意图。在一个实施例中，参照图2所示的飞机发动机，可以看出其构造复杂，叶片与轮轴之间有存在机械耦接。这些空间例如可以是发动机轮轴内表面、发动机轮轴外表面、模拟建模的矩形工具无法捕捉的几何表面、以及模拟建模的圆形工具无法捕捉的几何表面中的一者或多者，也可以是发动机模型上难以选择的复杂空间。在模拟建模时，这些空间的对应的节点很难被选中，因此在实际模拟中，需要逐个节点选取，不仅费时费力，还很容易出错。

鉴于此，在图1所示的实施例中，提供了一种全新的节点获取110的操作，该方法能够基于几何选择，快速选中节点，进而实现快速准确模拟。

应当理解，仅出于示例性的目的描述示例环境100的结构和功能并不旨在限制本文所描述主题的范围。本文所描述主题可以在不同的结构和/或功能中实施。

上文描述的技术方案仅用于示例，而非限制本发明。应理解，示例环境100还可以具有其他多种方式。为了更清楚地解释本公开方案的原理，下文将参考图3来更详细描述鸟撞分析模型实体单元节点获取的过程。

图3示出了根据本公开的一些实施例的鸟撞分析模型实体单元获取方法300的流程图，该方法用于实体单元的复杂空间。在一些实施例中，鸟撞分析模型实体单元获取方法300可以在图1中的计算设备120中实现。现参照图3并结合图1、图2描述根据本公开实施例的鸟撞分析模型实体单元获取方法300。为了便于理解，在下文描述中提及的具体实例均是示例性的，并不用于限定本公开的保护范围。

在框301，基于实体单元有限元网格，获取对应于实体单元的多个表面网格。这对应于抽取实体单元有限元网格的过程，这个过程可以在图1所示的计算设备120中实现，具体地可以在计算设备120中的相应软件中实现。

在一些实施例中，由于对实体单元网格化可以包括实体单元内部网格和外部网格两种，为了减少计算量，可以剔除实体单元有限元网格的内部网格，仅仅保留表面网格，即可以得到对应于实体单元的多个表面网格。

需要说明，上述获取实体单元表面网格的方式仅仅是示例性的，还可以采用本领域中其他合适的方式获取表面网格，本公开对此不作限制。

在框303，基于相邻的多个表面网格得到一组面片，其中一组面片中的每个面片具有相同特征。

在一个实施例中，根据表面网格特征，形成具有相同特征的面片集合(即一组面片)。这样一来，在发动机这个实体单元中，表面网格就根据特征进行了分组，形成不同组具有相同特征的面片。

在一个实施例中，相同特征可以包括如下中的至少一者：面片中的各个网格之间的相邻关系或不同的面片之间的相邻关系；面片中的各个网格之间具有小于预定阈值的表面曲率或不同的面片之间具有小于预定阈值的表面曲率；面片中的各个网格之间具有小于预定阈值的光滑表面过渡率或不同的面片之间具有小于预定阈值的光滑表面过渡率。

在一个实施例中，复杂空间中具有相邻关系的网格往往具有相同或相似的特征，并且复杂空间中的各个不同网格的表面曲率往往是有规则地变化，并且如果网格表面能够光滑过渡，通常表示复杂空间的这些网格具备相同的性质。因此，当网格之间具备这样的特征时，可以将这些网格合并为面片。

在一个实施例中，优选地，相同特征可以包括面片中的各个网格之间的相邻关系、面片中的各个网格之间具有小于预定阈值的表面曲率、面片中的各个网格之间具有小于预定阈值的光滑表面过渡率三者。换言之，相同特征面片，应是邻近、表面曲率相近且光滑过渡的为同特征面片，曲率突变时则自动进入其它面片，所有面片构成表面面片集合。以此方式，可以精确地筛选出具有相同特征的不同面片。

在另一实施例中，在筛选出具有相同特征的面片之后，可以将具有相同特征的面片再进一步形成面片集合。对于整个飞机发动机实体单元来说，就形成多个具有相同特征的面片集合。这样一来，当需要对复杂空间进行节点选择时，不再需要手动对节点进行一一选择，而是能够直接选中位置。一旦位置被选中，则对应的面片集合对应就被直接选中，这将在下文更详细地进行介绍。

可以通过多种方式对表面网格进行特征分割，以得到面片集合。例如，面片集合的获取可以通过对表面网格进行相同特征聚合，直接得到多个对应于发动机实体单元的不同位置的面片集合，此时一个面片能够对应于发动机的某个位置，所有面片的集合对应于发动机实体单元；也可以通过先将相同特征的有限元网格形成具有相同特征的面片，进而将面片再次进行相同特征的聚合，得到具有相同特征的包括多个面片的子集合，通过两个步骤的操作形成多个对应于发动机实体单元的不同位置的多个面片集合，此时每个发动机的某个位置能够对应于多个面片组成的子集合。这取决于图1所示的计算设备120中所采用的不同的算法和对位置处理的精度要求，本公开对此不作限制。

在框305，响应于接收到用户针对复杂空间的位置选择操作，确定与位置相对应的所述一组面片中的相应面片。

在一个实施例中，由于位置和特征分割后的面片集合相关联。在用户选中飞机发动机叶片的相应位置时，则图1所示的计算设备120可以判断与该位置对应的面片。由于面片是由表面网格组成，其上挂载有特征节点，则这些特征节点则基于被选中的位置而被选中。以此方式，可以避免人工逐个选择节点，直接基于几何选择而批量获取节点，便于操作，显著提升模拟效率。

在框307，确定相应面片上的节点。在一个实施例中，结合框305，选中了面片，则等价于选中了面片上的特征节点，因为这些节点挂载在这个面片上，只要这个面片是光滑的、渐变的，在自动归组表面网格时，即形成面片与表面节点的对应关系。

在一个实施例中，可以在响应于接收到一组面片中的相应面片被选中、确定挂载在所述相应面片上的节点之后，可以对这些节点施加约束。这种约束施加的方式相对于传统方式非常快速，显著提升建模和模拟分析效率。

本公开的各个实施例提供了一种对表面网格进行特征分割的新方式，实现从手动节点的选择到基于几何特征分割面的复杂空间的选择，避免逐点对节点进行选取，显著提升节点选择效率；并且，基于快速节点的约束施加，能够快速建立约束，提升建模和模拟效率。

图4示出了根据本公开的一些实施例的鸟撞分析模型实体单元节点获取装置400的示意框图。如图4所示，装置400包括表面网格获取模块401、面片获取模块403、面片确定模块405以及节点确定模块407。

关于表面网格获取模块401，其被配置为基于实体单元有限元网格，获取对应于所述实体单元的多个表面网格。

关于面片获取模块403，其被配置为基于相邻的多个所述表面网格得到一组面片，其中所述一组面片中的每个面片具有相同特征。

关于面片确定模块405，其被配置为响应于接收到用户针对所述复杂空间的位置选择操作，确定与所述位置相对应的所述一组面片中的相应面片。

关于节点确定模块407，其用于响应于检测到被包围的第一属性对象和被包围的第二属性对象接触，进行第二检测，其中第一检测的精细度小于第二检测的精细度。

关于结果计算模块409，其被配置为确定所述相应面片上的节点。

在一些实施例中，所述复杂空间包括发动机轮轴内表面、发动机轮轴外表面、矩形工具无法捕捉的几何表面、以及圆形工具无法捕捉的几何表面中的一者或多者。

在一些实施例中，表面网格获取模块401还被配置为：剔除所述实体单元有限元网格的内部网格。

在一些实施例中，面片获取模块403还被配置为：对多个所述表面网格进行特征分割得到所述一组面片。

在一些实施例中，所述相同特征包括如下中的至少一者：所述面片中的各个网格之间的相邻关系或不同的所述面片之间的相邻关系；所述面片中的各个网格之间具有小于预定阈值的表面曲率或不同的所述面片之间具有小于预定阈值的表面曲率；所述面片中的各个网格之间具有小于预定阈值的光滑表面过渡率或不同的所述面片之间具有小于预定阈值的光滑表面过渡率。

在一些实施例中，该装置400还被配置为：响应于接收到所述一组面片中的相应面片被选中，确定挂载在所述相应面片上的节点；以及对所述节点施加约束。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备和一种可读存储介质。

图5示出了可以用来实施本公开的实施例的示例设备500的示意性框图。设备500可以用于实现图1的计算设备120。如图所示，设备500包括中央处理单元(CPU)501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的计算机程序指令或者从存储单元508加载到随机访问存储器(RAM)503中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 503中，还可存储设备500操作所需的各种程序和数据。CPU 501、ROM 502以及RAM 503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。

设备500中的多个部件连接至I/O接口505，包括：输入单元506，例如键盘、鼠标等；输出单元507，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元508，例如磁盘、光盘等；以及通信单元509，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元509允许设备500通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理单元501执行上文所描述的各个方法和处理，例如过程300。例如，在一些实施例中，过程300可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元508。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 502和/或通信单元509而被载入和/或安装到设备500上。当计算机程序加载到RAM 503并由CPU 501执行时，可以执行上文描述的过程300的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，CPU 501可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行过程300。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)等等。

用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实现的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实现，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所公开的各实现。在不偏离所说明的各实现的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实现的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文公开的各个实现方式。