一种约束解析闭环验证的LS-DYNA生成方法及系统

本发明涉及计算机辅助工程仿真与智能软件，更具体地，涉及一种约束解析闭环验证的ls-dyna生成方法及系统。

背景技术：

1、显式有限元分析软件ls-dyna广泛应用于碰撞、跌落、侵彻、成形等瞬态动力学场景。目前，工程人员通常以自然语言描述仿真任务，再由技术人员手工转换为ls-dyna关键字卡片文件。为提高效率，部分方案尝试实现自动化，有的通过对用户指令进行关键词识别和参数校验后代入预配置模板生成关键字；有的利用通用实体保存几何对象信息后映射为ls-dyna关键字；还有方案提出了需求收敛、模板生成、l0静态检查、l1初始化试算及l2质量门控的分级验证框架。

2、尽管以上现有技术在提高ls-dyna仿真建模效率方面取得了一定进展，但其改进方向主要集中于命令构造、已知模型验证或实体转换等局部环节，未能形成从需求到可信结果的完整自动化闭环。具体而言，现有方案对自然语言描述中单位制缺失、材料本构不明确等缺项问题缺乏处理机制，关键假设隐含在人工操作中难以复核；关键字生成后未同步维护实体间引用关系，语法错误难以定位至具体受影响实体；现有的分级验证框架始于格式检查、终于结果评估，在静态检查与求解器试算之间缺少对时间步长可行性、量纲一致性、初始穿透及材料本构参数完整性的物理规则预判，物理矛盾只能在长程求解后方能暴露，造成计算资源浪费；此外，求解器正常终止并不代表结果可信，负体积、能量失衡、沙漏能过高等失稳现象与具体关键字修复操作之间缺乏映射关系，修复仍需依赖人工经验，且失败后通常同时修改多个参数，容易破坏原有约束关系，修复过程和修复原因均不可追溯。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种约束解析闭环验证的ls-dyna生成方法及系统，用于解决现有技术无法将自然语言仿真需求自动化、可追溯地转化为可信ls-dyna仿真结果的问题。有鉴于此，本发明通过以下方案予以实现。

2、第一方面，本发明提供了一种约束解析闭环验证的ls-dyna生成方法，包括：

3、获取仿真需求，提取并生成带有置信度和冲突状态标记的约束对象，对缺失项显式标记为待确认项；

4、根据所述约束对象检索模板，将选定参数及证据写入仿真简报；根据所述仿真简报生成ls-dyna关键字文件，并在生成过程中构建关键字实体引用图；

5、对所述关键字文件执行l0静态检查，存在错误时禁止进入后续步骤；

6、在l0静态检查通过后且不启动求解器的条件下执行p0物理规则校验，所述p0物理规则校验至少包括稳定时间步长预估、量纲一致性校验、初始穿透识别和材料本构参数完整性校验，存在量纲不一致或初始穿透超过容差时禁止进入后续步骤；

7、在隔离目录中以受限终止条件执行l1隔离试算，仅当求解器正常启动且无错误事件时允许进入后续步骤；对完整运行后的结果执行l2质量门控，根据硬性门槛和软性门槛输出通过、警告或失败；

8、将l1和l2阶段的失稳事件输入失效模式知识库进行匹配；根据匹配结果执行单一最小修复，修复后从l0静态检查重新执行，若修复导致恶化则回滚并选择下一候选动作，汇总各步骤的输出，形成可审阅的交付报告。

9、与现有技术相比，本发明的约束解析闭环验证的ls-dyna生成方法中，通过生成带有置信度和冲突状态标记的结构化约束对象，将自然语言仿真需求中隐含的单位制、材料本构、边界条件等假设项和缺失项显式化，使仿真需求的收敛过程可审阅、可追溯；在此基础上，通过对同一字段的多个候选值建立冲突组并保存全部来源及冲突原因，以及在需求阶段即阻断标记为冲突的必要字段和标记为待确认的关键参数进入后续生成环节，从源头避免了现有技术中将缺项伪装为确定参数导致结果不可靠且无法复核的缺陷。本发明在生成ls-dyna关键字文件的过程中同步构建了关键字实体引用图，该引用图以邻接表和反向索引共同存储全部关键字实体之间的引用关系。基于该引用图，l0静态检查不仅能够发现引用断裂、标识重复和孤立实体等错误，还能通过反向索引精确定位错误发生的具体关键字、文件行号和受影响的实体范围，克服了现有技术中语法错误难以定位至具体实体的缺陷。进一步地，在物理规则校验层面，本发明在l0静态检查之后、l1试算之前设置了独立的p0物理规则校验层，在不启动求解器的条件下即可完成稳定时间步长预估、量纲一致性校验、初始穿透识别和材料本构参数完整性校验。该p0层能够在提交长程求解前识别出时间步长过小导致计算成本异常、单位制混用量纲不一致、接触双方存在初始穿透、材料本构缺少必要参数等物理矛盾，并在存在量纲不一致或初始穿透超过容差时直接阻断后续流程。上述不同类别的校验分别从计算可行性、物理一致性、几何合理性和本构完整性多个维度对关键字文件进行前置验证，使大量物理矛盾在求解器运行前即被识别和拦截，有效避免了无效长程计算造成的资源浪费。在失效诊断与自动化修复层面，本发明通过失效模式知识库将l1试算和l2运行阶段的失稳事件与受限的关键字级修复操作建立映射关系，每一失效模式均包含触发条件、目标关键字、适用前提和禁止条件，确保了修复动作的精准性和安全性；在此基础上，本发明以单一最小修复原子操作作为基本修复单元，每次仅修改一个失效原因对应的不可拆分同类字段，修复后从l0静态检查重新执行并依次通过p0、l1、l2各层级验证，若任一环节结果恶化则自动回滚至修复前的完整文件基线快照并记录回滚原因和时间。该“单一修改—逐级重验证—恶化回滚”的闭环机制使每一次修复行为均可追溯、可复现，避免了现有技术中多处同时修改导致约束关系被破坏且无法确定各修改单独贡献的缺陷。通过本发明的上述技术方案，解决了现有技术无法将自然语言仿真需求自动化、可追溯地转化为可信ls-dyna仿真结果的问题。

10、进一步地，本发明的约束解析闭环验证的ls-dyna生成方法中，获取仿真需求时，所述约束对象至少包括参数名称、数值、单位、来源位置、状态标识、置信度和依赖关系；

11、对于同一字段的多个候选值建立冲突组并保存全部候选值及来源；

12、所述置信度的确定方式为：

13、用户明确输入为1.00，已有关键字文件为0.95，试验或手册数据为0.90，可追溯公式换算0.80，模板默认值为0.60；多独立来源一致时增加0.05，未消解冲突时降低0.30；置信度大于或等于0.90且无冲突标记为已确认，0.60至0.90之间标记为来源默认，低于0.60或缺少必要字段标记为待确认，存在冲突的标记为冲突；标记为冲突的必要字段以及标记为待确认的单位制、材料、接触、边界或终止条件不得进入模板检索。

14、进一步地，本发明的约束解析闭环验证的ls-dyna生成方法中，所述根据所述约束对象检索模板时，模板库采用三级结构，包括分析类型模板、网格或几何子模板和卡片片段；候选模板兼容度表示为：

15、q=0.25qa+0.20qu+0.15qg+0.15qm+0.10qc+0.10qb+0.05qo；

16、其中，qa表示分析类型的满足比例，qu表示单位制的满足比例，qg表示网格的满足比例，qm表示材料的满足比例，qc表示本构或接触的满足比例，qb表示边界或载荷的满足比例，qo表示目标输出的满足比例；q大于或等于0.85时自动候选，q低于0.70时禁止生成，q在0.70至0.85之间须经确认后生成。

17、进一步地，本发明的约束解析闭环验证的ls-dyna生成方法中，所述关键字实体引用图以邻接表和反向索引共同存储，节点为实体类型、标识、文件路径和行号，边为源节点、目标节点、引用字段和关键字名称；

18、关键字文件生成过程中依次解析部件对材料、截面、状态方程和沙漏控制的引用，单元对节点和部件的引用，以及集合、边界、初始条件、接触和曲线的引用；

19、所述l0静态检查利用所述关键字实体引用图检查目标实体存在性、目标类型匹配性、循环依赖和孤立实体，并通过反向索引定位引用方卡片。

20、进一步地，本发明的约束解析闭环验证的ls-dyna生成方法中，所述p0物理规则校验时，稳定时间步长按以下公式确定：

21、由材料密度ρ、弹性模量e和泊松比ν获取剪切模量g、体积模量k和材料波速c：

22、g=e/[2(1+ν)]；

23、k=e/[3(1-2ν)]；

24、c=√[(k+4g/3)/ρ]；

25、取所有单元类型的最小特征尺寸l0的正值，稳定时间步长δt0表示：

26、δt0=α·l0/c，δt0表示预估稳定时间步长，c表示材料波速，α为0.60至0.90之间的安全系数；预估循环数为：

27、；endtim表示终止时间，表示向上取整；当n超过计算资源预算时输出计算成本异常警告。

28、进一步地，本发明的约束解析闭环验证的ls-dyna生成方法中，所述l2质量门控中，所述硬性门槛包括正常终止、无求解器错误、无负体积、无异常节点速度和无非数值事件，任一不满足即为失败；

29、所述软性门槛包括总能量相对初始能量的最大偏差小于或等于10%、峰值沙漏能与峰值内能的比值小于或等于10%、附加质量比例小于或等于5%；软性门槛超限或缺少评估数据时输出警告，不默认为通过。

30、进一步地，本发明的约束解析闭环验证的ls-dyna生成方法中，所述失效模式知识库为版本化记录集合，每条记录包括模式编号、版本、求解器版本、分析类型、触发正则表达式、失效类别、候选动作、目标关键字、目标字段、适用前提、禁止条件、互斥动作、预期改善阈值和验证顺序；

31、匹配时先对日志证据进行正则匹配，再按分析类型、单元类型、材料模型和触发字段过滤；多记录命中时按证据匹配长度、字段条件满足数、案例相似度和审核等级排序，分数低于0.70仅提示而不自动执行修复。

32、进一步地，本发明的约束解析闭环验证的ls-dyna生成方法中，所述单一最小修复定义为一个失效模式、一个根因假设和一组不可拆分的同类字段变更；修复前生成主文件和闭包文件的基线快照，修复后先执行l0静态检查，仅在l0通过后进入p0物理规则校验；

33、若修复后l0静态检查、p0物理规则校验、l1隔离试算或l2质量门控中任一环节结果恶化，则恢复基线文件全集并记录回滚时间和下一候选动作；该恶化包括新增l0错误、p0失败、l1异常、l2硬性门槛不满足，或总能量偏差增加超过0.02、沙漏能占比增加超过0.02、附加质量比例增加超过1%；原指标未评估时不声称改善。

34、进一步地，本发明的约束解析闭环验证的ls-dyna生成方法中，所述仿真需求包括自然语言、参数表、已有关键字文件、网格文件或附件中的至少一种；字段提取时，用户在参数表或明确指令中直接给出的数值优先于已有关键字文件中已实际写入的数值，已有关键字文件中已实际写入的数值优先于试验或手册数据，试验或手册数据优先于经单位换算得到的派生数值，派生数值优先于模板默认值；同一级存在多个候选值且经单位换算后不相同或相对差超过1%时，建立冲突组并保存全部候选值、来源和冲突原因。

35、第二方面，本发明提供了一种约束解析闭环验证的ls-dyna生成系统，包括：

36、需求解析模块，用于获取仿真需求，提取并生成带有置信度和冲突状态标记的约束对象，对缺失项显式标记为待确认项；

37、模板生成模块，用于根据所述约束对象检索模板，将选定参数及证据写入仿真简报；根据所述仿真简报生成ls-dyna关键字文件，并在生成过程中构建关键字实体引用图；

38、静态检查模块，用于对所述关键字文件执行l0静态检查，存在错误时禁止进入后续步骤；

39、物理校验模块，用于在l0静态检查通过后且不启动求解器的条件下执行p0物理规则校验，所述p0物理规则校验至少包括稳定时间步长预估、量纲一致性校验、初始穿透识别和材料本构参数完整性校验，存在量纲不一致或初始穿透超过容差时禁止进入后续步骤；

40、分级验证模块，用于在隔离目录中以受限终止条件执行l1隔离试算，仅当求解器正常启动且无错误事件时允许进入后续步骤；对完整运行后的结果执行l2质量门控，根据硬性门槛和软性门槛输出通过、警告或失败；

41、修复闭环模块，用于将l1和l2阶段的失稳事件输入失效模式知识库进行匹配；根据匹配结果执行单一最小修复，修复后从l0静态检查重新执行，若修复导致恶化则回滚并选择下一候选动作，汇总各步骤的输出，形成可审阅的交付报告。