模态分析仿真模型构建方法及装置与流程

1.本发明属于仿真建模技术领域，尤其涉及一种模态分析仿真模型构建方法及装置。


背景技术：

2.在机械制造领域，cae(computer aided engineering,计算机辅助工程)工具的运用日益重要，是设计工程人员的必备技能。在利用cae软件进行软件前处理过程中，往往需要对多个零件进行网格划分，分组并赋属性，以及各个零件之间进行连接，这就要求工程人员对cae软件有较高的理论实践基础。
3.目前，cae的分析流程包括前处理、加载和求解操作。尤其是，cae软件(例如，hypermesh)的前处理过程分析流程繁琐，操作复杂，导致模态分析仿真模型的构建效率低下。
4.模态仿真分析是研究结构动力特性的一种方法，主要是为了识别结构的固有频率以及相关振型，以便于避开外界激励频率，减少共振带来的结构破坏。示例性地，通过对动力电池包模态仿真分析，可以初步识别电池包各阶模态以及频率，判断整体模态与外界激励、各个局部模态之间是否有产生共振的风险，便于及时对动力电池包的结构进行改进。
5.在模态仿真模型的构建过程中，需要仿真人员对求解器(例如，nastran)相当熟悉，以正确设置模态分析模型的各个参数。此外，创建模态分析模型的操作过程繁琐单一，需要研发人员反复进入各自相关的子面板去手动设置模态参数，而极大地降低了搭建模态分析仿真模型的效率，同时也提高了仿真人员对求解器熟悉程度的要求。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明实施例提供了一种模态分析仿真模型构建方法及装置，以至少解决现有技术中模态仿真分析模型搭建效率过低以及模态仿真分析模型的专业要求过高的问题。
7.本发明实施例的第一方面提供了一种模态分析仿真模型构建方法，包括：获取网格模型；显示第一模态参数设置控件，所述第一模态参数设置控件配置有相应的通用型模态参数；当检测到针对所述第一模态参数设置控件的用户操作时，为所述网格模型配置所述第一模态参数设置控件所对应的通用型模态参数，以构建模态分析仿真模型。
8.本发明实施例提供的模态分析仿真模型构建方法与现有技术相比存在的有益效果是：
9.在移动终端得到网格模型之后，仿真人员可以通过操作模态参数设置控件来自动为网格模型配置相应的通用型模态参数，降低了模态分析仿真模型的构建过程的操作复杂度，无需仿真人员对所有的模态参数都进行手动操作设置，可以提高模态分析仿真模型的构建效率。
10.在一个实施例中，所述第一模态参数包括多个边界条件界定控件，每一边界条件
界定控件配置有相应方向维度的边界条件约束；其中，所述方法还包括：当检测到针对所述边界条件界定控件的用户选择操作时，基于与所选择的边界条件界定控件相应方向维度上的边界条件约束配置所述网格模型的边界条件。
11.通过采用上述技术方案，仿真人员可以通过选择特定的边界条件界定控件来设定针对网格模型在特定方向维度上约束，操作简便，并还可以提高模态分析仿真模型的构建效率。
12.在一个实施例中，所述第一模态参数设置控件包括分步创建控件；其中，所述方法还包括：当检测到针对分步创建控件的用户操作时，基于分步创建控件所对应的通用型参数创建求解分析步。
13.通过采用上述技术方案，不需要仿真人员额外配置求解分析步中的相关参数，简化了求解分析步的创建过程。
14.在一个实施例中，所述第一模态参数设置控件包括卡片创建控件，所述卡片创建控件配置有求解器格式；其中，所述方法还包括：当检测到针对所述卡片创建控件的用户操作时，根据所述卡片创建控件所配置的求解器格式创建求解器计算控制卡片。
15.通过采用上述技术方案，不需要仿真人员额外配置求解分析步中的通用型参数，简化了求解分析步的创建过程。
16.在一个实施例中，还包括：显示第二模态参数设置控件，所述第二模态参数设置控件用于接收用户输入操作；当检测到针对所述第二模态参数设置控件的用户输入操作时，基于用户输入信息对所述网格模型进行配置。
17.通过采用上述技术方案，可以通过用户输入信息来个性化设置模态分析仿真模型的模态参数，能够满足多样化场景下的模态分析仿真模型的需求。
18.在一个实施例中，所述第二模态参数设置控件包括模态阶数控件；其中，所述方法还包括：当检测到针对所述模态阶数控件的用户输入操作时，基于用户输入信息配置所述网格模型的模态阶数。
19.通过采用上述技术方案，仿真人员可以根据产品的实际需求而设置网络模型的模态阶数，使得所构建的模态仿真分析模型具有更广泛的应用范围。
20.在一个实施例中，所述第一模态参数设置控件和所述第二模态参数设置控件被设置在同一用户界面中。
21.通过采用上述技术方案，各个模态参数设置控件均被设置在同一用户界面中，可以清晰地引导用户构建模态分析仿真模型，精简了模态分析所需要输入的参数，同时对通用参数和相关卡片自动设置。
22.本发明实施例的第二方面提供了一种模态分析仿真模型构建装置，包括：网格模型获取单元，被配置为获取网格模型；第一控件显示单元，被配置为显示第一模态参数设置控件，所述第一模态参数设置控件配置有相应的通用型模态参数；通用参数配置单元，被配置为当检测到针对所述第一模态参数设置控件的用户操作时，为所述网格模型配置所述第一模态参数设置控件所对应的通用型模态参数，以构建模态分析仿真模型。
23.在一个实施例中，所述模态分析仿真模型构建装置还包括：第二控件显示单元，被配置为显示第二模态参数设置控件，所述第二模态参数设置控件用于接收用户输入操作；输入参数配置单元，被配置为当检测到针对所述第二模态参数设置控件的用户输入操作
时，基于用户输入信息对所述网格模型进行配置。
24.本发明实施例的第三方面提供了一种移动终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中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如上述方法的步骤。
25.本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。
26.本发明实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端实现如上述方法的步骤。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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。
28.图1示出了根据本发明实施例的模态分析仿真模型构建方法的一示例的流程图；
29.图2示出了根据本发明实施例的模态分析仿真模型构建方法的一示例的流程图；
30.图3示出了适于应用本发明实施例的模态分析仿真模型构建方法的一示例的用户界面的示意图；
31.图4示出了根据本发明实施例的模态分析仿真模型构建装置的一示例的结构框图；
32.图5是本发明实施例的移动终端的一示例的示意图。
具体实施方式
33.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
35.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
36.还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
37.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
38.如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被
解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0039]
具体实现中，本发明实施例中描述的移动终端包括但不限于诸如具有触摸敏感表面(例如，触摸屏显示器和/或触摸板)的移动电话、膝上型计算机或平板计算机之类的其它便携式设备。还应当理解的是，在某些实施例中，上述设备并非便携式通信设备，而是具有触摸敏感表面(例如，触摸屏显示器和/或触摸板)的台式计算机。
[0040]
在接下来的讨论中，描述了包括显示器和触摸敏感表面的移动终端。然而，应当理解的是，移动终端可以包括诸如物理键盘、鼠标和/或控制杆的一个或多个其它物理用户接口设备。
[0041]
可以在移动终端上执行的各种应用程序可以使用诸如触摸敏感表面的至少一个公共物理用户接口设备。可以在应用程序之间和/或相应应用程序内调整和/或改变触摸敏感表面的一个或多个功能以及终端上显示的相应信息。这样，终端的公共物理架构(例如，触摸敏感表面)可以支持具有对用户而言直观且透明的用户界面的各种应用程序。
[0042]
另外，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0043]
图1示出了根据本发明实施例的模态分析仿真模型构建方法的一示例的流程图。关于本发明实施例方法的执行主体，其可以是各种具有显示功能的移动终端。
[0044]
如图1所示，在步骤110中，获取网格模型。这里，可以通过各种方式来确定网格模型，在此应不加限制，例如可以通过诸如catia之类的三维设计软件来构建结构模型，并通过网格化处理来得到相应的网格模型。
[0045]
在步骤120中，显示第一模态参数设置控件。这里，第一模态参数设置控件配置有相应的通用型模态参数。示例性地，可以在移动终端的用户界面上显示第一模态参数设置控件。
[0046]
在步骤130中，当检测到针对第一模态参数设置控件的用户操作时，为网格模型配置第一模态参数设置控件所对应的通用型模态参数，以构建模态分析仿真模型。这里，模态仿真模型可以表示能够被求解器识别的模型，例如可以将模态仿真模型输入至求解器中进行求解，从而输出相应的分析报告。
[0047]
在本发明实施例的一个示例中，在构建模态分析仿真模型的过程中所需要的所有参数(即所有参数均为通用型参数)均被配置在第一模态参数设置控件中，通过操作第一模态参数设置控件便可以实现将网格模型自动地设置成相应的模态分析仿真模型。在本发明实施例的另一示例中，第一模态参数设置控件可以是配置了在构建模态分析仿真模型的过程中所需要的部分参数，仿真人员只需要输入少量的参数，便可以完成对模态分析仿真模型的配置操作，提高了模态分析仿真模型的构建效率。
[0048]
需说明的是，针对模态分析仿真模型的构建过程主要可以包括边界条件界定步骤、设置模态求解参数、创建模态分析步以及设置计算控制卡片这些参数设置步骤。在本发明实施例的一个示例中，各个步骤中所涉及的参数都是预先设定的，在操作了第一模态参数设置控件之后，可以自动执行上述各个参数设置步骤。
[0049]
在一些实施方式中，可以在移动终端上显示多个边界条件界定控件。这里，每一边
界条件界定控件配置有相应方向维度的边界条件约束，例如x轴方向移动约束、y轴方向移动约束、z轴方向移动约束、x轴方向转动约束、y轴方向转动约束和z轴方向转动约束等等。进而，当检测到针对边界条件界定控件的用户选择操作时，可以基于与所选择的边界条件界定控件相应方向维度上的边界条件约束配置网格模型的边界条件。示例性地，当仿真人员选择了针对y轴方向移动约束所对应的控件时，可以在所选择的边界条件控件相应方向维度上执行约束操作，例如约束网格模型在y轴上进行移动。由此，仿真人员可以通过选择特定的边界条件界定控件来设定针对网格模型在特定方向维度上约束，操作简便，并还可以提高模态分析仿真模型的构建效率。
[0050]
在一些实施方式中，可以显示分步创建控件。此外，当检测到针对分步创建控件的用户操作时，可以基于分步创建控件所对应的通用型参数创建求解分析步。示例性地，可以利用分步创建控件所对应的通用型参数，并结合边界条件约束和模态计算阶数(例如，预设的、对网格模型进行模态性能评估而得到的或仿真人员自定义的)来创建求解分析步。由此，不需要仿真人员额外配置求解分析步中的相关参数，简化了求解分析步的创建过程。
[0051]
在一些实施方式中，显示卡片创建控件。这里，卡片创建控件配置有求解器格式。相应地，当检测到针对卡片创建控件的用户操作时，可以根据卡片创建控件所配置的求解器格式创建求解器计算控制卡片。由此，不需要仿真人员熟悉求解器格式，而直接通过操作控件便可以自动完成求解分析步的创建操作，缩短了求解器计算控制卡片的配置时间。
[0052]
在本发明实施例的另一示例中，在操作了第一模态参数设置控件之后，一些步骤中所涉及的参数需要是个性化的，此时可以执行上述构建过程中的部分参数设置步骤。
[0053]
具体地，可以显示第二模态参数设置控件。这里，第二模态参数设置控件用于接收用户输入操作，例如第二模态参数设置控件可以是输入框。此外，当检测到针对第二模态参数设置控件的用户输入操作时，可以基于用户输入信息对网格模型进行配置。由此，可以通过用户输入信息来个性化设置模态分析仿真模型的模态参数，能够满足多样化场景下的模态分析仿真模型的需求。
[0054]
在一些实施方式中，可以显示模态阶数控件。进而，当检测到针对模态阶数控件的用户输入操作时，基于用户输入信息配置网格模型的模态阶数。由此，仿真人员可以根据产品的实际需求而设置网络模型的模态阶数，使得所构建的模态仿真分析模型具有更广泛的应用范围。
[0055]
图2示出了根据本发明实施例的模态分析仿真模型构建方法的一示例的流程图。
[0056]
如图2所示，在步骤210中，移动终端读取网格模型。关于网格模型的构建和设计过程，可以采用各种方式，例如目前相关技术中的一些手段，在此应不加限制。
[0057]
在步骤220中，移动终端获取边界条件约束。示例性地，仿真人员可以根据仿真规范分析网格模型是采用自由模态还是约束模态，以及仿真人员可以选择特定方向维度作为边界条件约束。
[0058]
图3示出了适于应用本发明实施例的模态分析仿真模型构建方法的一示例的用户界面的示意图。如图3所示，控件dof1～dof6分别可以表示针对网格模型中节点的全约束，例如dof1可以表示x轴方向移动约束、dof2可以表示y轴方向移动约束、dof3可以表示z轴方向移动约束、dof4可以表示x轴方向转动约束、dof5可以表示y轴方向转动约束和dof6可以表示z轴方向转动约束。另外，如果仿真人员期望选择自由模态时，则可以不点击上述的各
个控件dof1～dof6。这里，“create spc”控件可以配置了边界条件确定模块，其用于确定是否需要创建约束，不创建则计算自由模态。示例性地，在仿真人员可以点击了“create spc”控件之后，移动终端便可以利用所选择的方向维度上的边界条件约束，配置网格模型的边界条件。
[0059]
在步骤230中，移动终端获取模态计算阶数。示例性地，仿真人员可以制定网格模型的模态性能评价指标，并设计模态计算阶数，进而通过操作移动终端来设置模态计算阶数。结合图3来说明，当仿真人员可以在“nu”控件中设置网格模型所对应的模态计算阶数，以满足网格模型在不同模态分析场景下的个性化需求。
[0060]
在步骤240中，移动终端确定网格模型的模态载荷设置。结合图3来说明，“create load”控件可以配置了模态求解参数确定模块，用于为网格模型配置所需计算模态的阶数。示例性地，当仿真人员点击了“create load”控件之后，移动终端便可以完成模态求解eigrl卡片(模态载荷)设置。
[0061]
在步骤250中，移动终端确定创建网格模型所适用的计算控制卡片(或，求解控制、输出等通用的卡片)，并输出相应的模态分析仿真模型。结合图3来说明，“create step”控件可以配置了分析步创建模块和计算控制卡片创建模块，当仿真人员点击此控件时，可以自动为网格模型配置相应的模态分析步以及计算控制卡片，例如根据边界条件以及模态计算阶数自动创建求解分析步，并根据预存储的求解器的格式自动创建计算控制卡片，而不需要仿真人员进行参数设置，也无需仿真人员了解求解器的具体参数(例如格式参数)，操作方便，能够极大地提高了模态分析仿真模型的效率。
[0062]
进一步地，可以将模态分析仿真模型输入至求解器，以由求解器进行后处理过程，并输出相应的模态分析报告。
[0063]
在本发明实施例中，各个模态参数设置控件(例如第一模态参数设置控件和第二模态参数设置控件)均被设置在同一用户界面中，精简了模态分析所需要输入的参数，同时对通用参数和相关卡片自动设置。由此，实现模态仿真模型搭建的自动化，降低了对求解器的依赖程度和模态仿真分析的操作门槛，并提高了仿真效率。
[0064]
在一些应用场景下，可以采用通用型的前处理软件hypermesh来定制开发，构建了专业的模态仿真分析系统。示例性地，可以利用tcl/tk脚本语言开发技术，对模态仿真分析流程中的不同操作步骤进行集成和配置，例如对边界条件、模态求解参数、模态分析步、求解及输出控制卡片进行模块化配置，以形成相应的控件，构建基于模板的专业化搭建模型环境，规范了模态仿真流程，提高了模型搭建效率，精简了模态仿真输入参数，可以降低了对nastran求解器的使用门槛，提高了仿真计算的效率，并且不易出错。
[0065]
图4示出了根据本发明实施例的模态分析仿真模型构建装置的一示例的结构框图。如图4所示，模态分析仿真模型构建装置400包括网格模型获取单元410、第一控件显示单元420和通用参数配置单元430。
[0066]
网格模型获取单元410被配置为获取网格模型。关于网格模型获取单元410的更多细节和效果，可以参照上面参考图1中的步骤110的操作。
[0067]
第一控件显示单元420被配置为显示第一模态参数设置控件。这里，所述第一模态参数设置控件配置有相应的通用型模态参数。关于第一控件显示单元420的更多细节和效果，可以参照上面参考图1中的步骤120的操作。
programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0080]
所述存储器520可以是所述移动终端500的内部存储单元，例如移动终端500的硬盘或内存。所述存储器520也可以是所述移动终端500的外部存储设备，例如所述移动终端500上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，所述存储器520还可以既包括所述移动终端500的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器520用于存储所述计算机程序以及所述移动终端所需的其他程序和数据。所述存储器520还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0081]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程。
[0082]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0083]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0084]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/移动终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/移动终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0085]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0086]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件的形式实现。
[0087]
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或
使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
[0088]
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。