有限元网格质量自动调整方法、设备和存储介质与流程

1.本发明实施例涉及有限元网格处理技术，尤其涉及一种有限元网格质量自动调整方法、设备和存储介质。


背景技术：

2.汽车车身结构性能开发过程中，cae性能仿真是必不可少的环节，而整个cae仿真过程中汽车结构有限元网格划分占据了60%-80%的时间。为了使划分好的网格满足后续求解器的计算要求，需要对网格进行调整，以满足内角角度、翘曲、横纵比等质量要求。
3.现有技术中，完成初步的网格划分后，不满足质量要求的网格可以通过cae软件自动筛选出来，随后通过人工操作拖动网格单元的节点，依靠经验拖动到大致合适的位置来改善质量网格，得到网格划分的最终结果。整个网格质量调整效率低，需投入人员与费用较多，降低了有限元网格划分的效率。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种有限元网格质量自动调整方法、设备和存储介质，实现了自动化的有限元网格质量调整流程，提高了网格划分效率。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种有限元网格质量自动调整方法，包括：s110、从cae软件获取车辆零部件有限元网格特征，将所述有限元网格特征中质量不合格的三角形网格作为目标网格；s120、如果所述目标网格的每个顶点均满足内角要求，进入s130；如果所述目标网格的至少一个顶点不满足内角要求，沿所述至少一个顶点中任一目标顶点到对边的垂线调整所述目标顶点的位置，得到第一网格，使调整后的目标顶点在所述第一网格中满足内角要求，并将所述第一网格作为后续操作的目标网格；重新执行s120，直到所述目标网格的每个顶点均满足内角要求；s130、如果所述目标网格的至少一个顶点不满足高度要求，沿所述至少一个顶点中任一目标顶点到对边的垂线调整所述目标顶点的位置，使调整后的目标顶点满足高度要求；根据所述调整后的目标顶点对所述目标网格进行等比例放大，得到第二网格，并将所述第二网格作为后续操作的目标网格；重新执行s130，直到所述目标网格的每个顶点均满足内角要求和高度要求。
6.第二方面，本发明实施例提供了另一种有限元网格质量自动调整方法，包括：s210、从cae软件获取车辆零部件的有限元网格特征，将所述有限元网格特征中质量不合格的四边形网格作为目标网格；s220、如果所述目标网格满足翘曲要求，进入s230；如果所述目标网格不满足翘曲要求，调整所述目标网格对角线两侧顶点的位置，得到第三网格，使所述第三网格满足翘曲要求，并将所述第三网格作为后续操作的目标网格；s230、如果所述目标网格的每个顶点均满足内角要求，进入s240；如果所述目标网
格的至少一个顶点不满足内角要求，将所述至少一个顶点中的任一顶点作为目标顶点，并确定所述目标网格的两个相邻点构成的对角线；沿所述目标顶点到所述对角线的垂线调整所述目标顶点的位置，得到第四网格，使调整后的目标顶点在所述第四网格中满足内角要求，并将所述第四网格作为后续操作的目标网格；重新执行s230，直到所述目标网格的每个顶点均满足内角要求；s240、如果所述目标网格的每个顶点均满足最小高度要求，进入s250；如果所述目标网格的至少一个顶点不满足最小高度要求，确定所述至少一个顶点中任一目标顶点的最小高度对应的对边；沿所述目标顶点到所述对边的垂线调整所述目标顶点的位置，得到第五网格，使调整后的目标顶点满足最小高度要求；如果所述第五网格的每个顶点均满足内角要求，将所述第五网格作为后续操作的目标网格，进入s250；如果所述第五网格的至少一个顶点不满足内角要求，根据所述调整后的目标顶点对所述目标网格进行等比例放大，得到第六网格，将所述第六网格作为后续操作的目标网格；重新执行s240，直到所述目标网格的每个顶点均满足内角要求和高度要求；s250、如果所述目标网格不满足横纵比要求，调整所述目标网格最短边和最长边的交点位置，使所述目标网格满足横纵比要求。
7.第三方面，本发明实施例提供了另一种有限元网格质量自动调整方法，包括：从cae软件获取车辆零部件的有限元网格特征；将所述有限元网格特征中的每个质量不合格的三角形网格作为目标网格，对所述目标网格执行上述实施例提供的s110-s130的操作；同时，将所述有限元网格特征中的每个质量不合格的四边形网格作为目标网格，对所述目标网格执行上述实施例提供的s210-s250的操作。
8.第四方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如任一实施例所述的有限元网格质量自动调整方法。
9.第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现任一实施例所述的有限元网格质量自动调整方法。
10.本发明实施例逐个调整三角形网格中不满足质量要求的目标顶点，每个顶点均完成内角调整后再进行逐个进行高度调整；在调整过程中将目标顶点的对边保持不变，通过目标顶点到对边的垂线限定目标顶点的调整轨迹，充分利用垂线与三个顶点的几何关系修改目标顶点的位置，保证调整后的目标顶点符合相应的质量要求，避免了人为调整中随机拖动顶点位置而无法保证调整后的顶点一定满足质量要求的问题。在进行高度调整时，考虑到三角形内角之间的强耦合性，在增大目标顶点的网格高度后对目标网格进行等比例放大，以保持各内角不变，避免了内角调整和高度调整之间的反复跳跃，提高了调整效率。整个调整策略易于实现，且能够保证调整结果满足质量要求，为网格质量调整提供了一种自动化的实现方式。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
12.图1是本发明实施例提供的一种板壳结构有限元网格的示意图；图2是本发明实施例提供的一种三角形网格内角角度的示意图；图3是本发明实施例提供的一种三角形网格网格高度的示意图；图4是本发明实施例提供的一种四边形网格翘曲角度的示意图，其中图4(a)为对角线划分成的两个三角平面的法向量夹角，图4(b)为对角线划分成的两个三角平面的法向量夹角；图5是本发明实施例提供的一种四边形网格内角角度的示意图；图6是本发明实施例提供的一种四边形网格最小高度的示意图；图7是本发明实施例提供的一种四边形网格横纵比的示意图；图8是本发明实施例提供的另一种有限元网格质量自动调整方法的流程图；图9是本发明实施例提供的一种三角形网格的示意图；图10是本发明实施例提供的一种三角形网格内角调整的示意图，其中，图10(a)为目标顶点的内角小于第一阈值时内角调整的示意图，图10(b)为目标顶点的内角大于第二阈值时内角调整的示意图；图11是本发明实施例提供的三角形网格三个顶点的网格高度的示意图，其中，图11(a)为顶点b的网格高度hb的示意图，图11(b)为顶点a的网格高度ha的示意图，图11(c)为顶点c的网格高度hc的示意图；图12是本发明实施例提供的一种三角形网格高度调整的示意图；图13是本发明实施例提供的一种三角形网格等比例放大的示意图；图14是本发明实施例提供另一种有限元网格质量自动调整方法的流程图；图15为本发明实施例提供的一种四边形网格的示意图；图16是本发明实施例提供的一种四边形网格内角调整的示意图，其中图16(a)为目标顶点的内角小于第五阈值时内角调整的示意图，图16(b)为目标顶点的内角大于第六阈值内角调整的示意图；图17是本发明实施例提供的一种四边形网格最小高度调整的示意图；图18是本发明实施例提供的一种四边形网格等比例放大的示意图；图19是本发明实施例提供的一种四边形网格横纵比调整的示意图；图20是本发明实施例提供的另一种有限元网格质量自动调整方法的流程图；图21是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
13.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所
有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
14.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
15.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
16.本发明实施例提供一种有限元网格质量自动调整方法。为了详细说明该方法，优先说明汽车板壳结构零部件有限元网格的质量参数。图1是本发明实施例提供的一种板壳结构有限元网格的示意图。如图1所示，复杂的板壳结构经初步的网格划分后由大量的三角形网格和四边形网格组成，两种网格的质量参数不完全相同。
17.三角形网格单元的质量参数包括内角角度和网格高度。内角角度指三角形网格各顶点处的内角角度，如图2，三角形网格的内角要求通常为每个顶点的内角大于或等于第一阈值且小于或等于第二阈值。网格高度是指三角形网格中各顶点到对边的垂直距离，如图3所示，三角形网格的高度要求通常为每个顶点到对边的垂直距离大于或等于第三阈值。
18.四边形网格的质量参数包括；翘曲角度、内角角度、最小网格高度和横纵比。翘曲角度是指四边形网格中每条对角线划分成的两个三角平面的法向量夹角中较小的值；具体的，如图4所示，计算对角线划分成的两个三角平面的法向量和法向量的第一夹角，以及对角线划分成的两个三角平面的法向量和法向量的第二夹角，选择两个夹角中较小的一个作为四边形网格的翘曲角度；四边形网格的翘曲要求通常为为翘曲角度小于或等于第四阈值。内角角度指四边形网格各顶点处的内角角度，如图5所示；四边形网格的内角要求通常为每个顶点的内角大于或等于第五阈值且小于或等于第六阈值。最小高度是指四边形网格中各顶点到两条对边的垂直距离中较小的值，如图6中顶点b到两条对边的高度分别为h2和h3，其中h2的值更小，为最小高度；四边形网格的高度要求通常为每个顶点的最小高度大于或等于第七阈值。横纵比是指四边形网格中的最长边长度l
max
与最短边长度l
min
的比值，如图7所示；四边形网格的横纵比要求通常为横纵比小于或等于第八阈值。
19.表1给出一种汽车耐久领域的具体质量要求。
20.表1
基于以上质量参数的介绍，图8是本发明实施例提供一种有限元网格质量自动调整方法的流程图。该方法适用于在有限元仿真中对汽车板壳结构零部件的三角形网格自动进行质量调整的情况。该方法可以由电子设备执行，如图8所示，该方法具体包括：s110、从cae软件获取车辆零部件有限元网格特征，将所述有限元网格特征中质量不合格的三角形网格作为目标网格。
21.利用cae软件对车辆零部件的cad模型进行初步网格划分后，得到该零部件的有限元网格特征，包括组成该零部件的各网格的编号，以及每个网格中各顶点的编号和在整车坐标系中的坐标等。得到有限元网格特征后，cae软件能够自动筛选出其中不符合质量要求的有限元网格，包括三角形网格和四边形网格。本实施例将不符合质量要求的三角形网格作为目标网格，作为后续质量调整的对象。
22.此外，经过网格质量筛选完成后，三角形网格会存在多种网格质量问题，例如，仅不满足内角要求、仅不满足高度要求，以及同时不满足内角要求和高度要求；还可能存在多个顶点不满足内角要求、多个顶点不满足高度要求，甚至两种情况的组合状态等。而在质量调整过程中，调整某一顶点的网格高度，会导致该顶点的内角产生变化，反之亦然。因此本实施例设定三角形网格调整策略为优先调整内角，每个顶点均满足内角要求后，再进行高度调整。下面将按照该顺序对目标网格进行质量调整。
23.s120、如果所述目标网格的每个顶点均满足内角要求，进入s130；如果所述目标网格的至少一个顶点不满足内角要求，沿所述至少一个顶点中任一目标顶点到对边的垂线调整所述目标顶点的位置，得到第一网格，使调整后的目标顶点在所述第一网格中满足内角要求，并将所述第一网格作为后续操作的目标网格；重新执行s120，直到所述目标网格的每个顶点均满足内角要求。
24.s120完成三角形网格的内角调整。由于cae软件仅能给出目标网格是否满足质量要求，不能确定具体的质量问题类型或哪个顶点存在质量问题。因此首先计算目标网格每个顶点的内角，判断目标网格是否满足内角要求。如图9所示，将三角形网格的三个顶点a、b、c按照环路顺序进行编号，并且按照编号顺序组成三个边向量v1、v2和v3通过三个变向量的点乘即可计算出：（1）
由于计算机在进行空间几何操作中尽量规避除法与反三角函数的计算，因此直接通过上述余弦值判断是否满足内角要求。三角形网格的内角要求为每个顶点的内角大于或等于第一阈值且小于或等于第二阈值，因此只需判断每个顶点是否满足，其中，。基于不同的判断结果，s120包括以下几种可选实施方式：第一种可选实施方式，每个顶点均满足内角要求，这时无需进行内角调整，直接进入s130进行高度调整。
25.第二种可选实施方式，存在一个顶点不满足内角要求，这时以该顶点为目标顶点，沿目标顶点到对边的垂线调整目标顶点的位置。具体的，根据目标顶点内角的大小，包括以下两种情况：情况一、目标顶点的内角小于所述第一阈值，在所述目标顶点到对边的垂线上确定第一点，使所述第一点与所述目标顶点的两个相邻顶点的连线夹角等于所述第一阈值，并将所述目标顶点调整到所述第一点的位置。具体的，以图10(a)为例，目标顶点a的内角满足，说明，这时在目标顶点a到对边的垂线（即过目标顶点a的三角形的高所在的直线）上确定一点a’，使得和之间的夹角等于，将目标顶点a调整到a’的位置，由调整后的目标顶点a’和目标顶点的两个相邻顶点b、c构成第一网格，并将第一网格作为后续操作的目标网格。进一步的，a’的位置可以通过该垂线的方程和顶点b、c的坐标联合求解，或根据从垂线上的多个预设位置中选取最接近“和之间的夹角等于”的条件的位置作为a’的位置，本实施例不作限制。
26.情况二、目标顶点的内角大于所述第二阈值，在所述目标顶点到对边的垂线上确定第二点，使所述第二点与所述目标顶点的两个相邻顶点的连线夹角等于所述第二阈值，并将所述目标顶点调整到所述第二点的位置。具体的，以图10(b)为例，顶点a的内角满足，说明，这时在所述垂线上确定一点a’，使得和间的夹角等于，将目标顶点a调整到a’的位置, 由调整后的目标顶点a’和目标顶点之外的其他两个顶点b、c构成第一网格。需要说明的是，通常，图10(b)中的，仅用于说明本可选实施方式的方法，在实际应用中通常不会出现。
27.第三种可选实施方式，存在多个顶点不满足内角要求，这时从所述多个顶点中任选一顶点作为目标顶点，按照第二种可选实施方式提供的方法对目标顶点进行处理，得到一个第一网格，并将第一网格作为后续操作的目标网格；重新执行s120，直到最终的目标网格中每个顶点均满足内角要求。实际应用汇总，在内角要求设置合理的情况下，例如，每个顶点重复调整的次数不会很多。
28.s130、如果所述目标网格的至少一个顶点不满足高度要求，沿所述至少一个顶点
中任一目标顶点到对边的垂线调整所述目标顶点的位置，使调整后的目标顶点满足高度要求；根据所述调整后的目标顶点对所述目标网格进行等比例放大，得到第二网格，并将所述第二网格作为后续操作的目标网格；重新执行s130，直到所述目标网格的每个顶点均满足内角要求和高度要求。
29.进入s130后，目标网格中每个顶点均满足内角要求，s130完成目标网格的高度调整。首先计算目标网格每个顶点的网格高度，即三个顶点的高，如图11中的ha、hb和hc所示，可以通过海伦公式计算得出，本实施例对具体计算方法不作限制。
30.得到三个顶点的高度后，判断每个顶点是否满足高度要求。三角形网格的高度要求为每个顶点的网格高度大于或等于第三阈值h1，即判断每个顶点到对边的垂直距离是否满足。基于不同的判断结果，s120包括以下几种可选实施方式：第一种可选实施方式，每个顶点均满足高度要求，这时无需进行高度调整，整个三角形单元的质量调整过程结束。
31.第二种可选实施方式，存在一个顶点不满足高度要求，这时以该顶点为目标顶点，沿目标顶点到对边的垂线调整目标顶点的位置，得到第一网格。具体的，确定所述目标顶点到对边的垂线，在所述垂线上确定上确定第五点，使所述第五点到所述对边的垂直距离等于所述第三阈值；将所述目标顶点调整到所述第五点的位置，由所述调整后的目标顶点，以及目标网格中除目标顶点之外的其它两个顶点构成第一网格。以图12为例，目标顶点a的高度为h1，不满足高度要求，则在垂线上确定第五点a’，a’到对边的垂直距离=h1，将a调整到a’的位置，由调整后的目标顶点a’和目标顶点之外的其他两个顶点b、c构成第一网格。所述调整后的目标顶点在所述第一网格中一定是满足高度要求的。进一步的，a’的位置可以通过该垂线的方程和顶点b、c的坐标联合求解，或根据从垂线上的多个预设位置中选取垂直距离最接近h1的位置作为a’的位置，本实施例不作具体限制。得到第一网格后，目标顶点的内角一定会发生变化。由于三角形网格中三个内角之间的耦合性较高，当一个内角发生变化时，其余两个内角均会发生变化，因此第一网格大概率不满足内角要求。为了节省计算资源，本可选实施方式中不再重新对三个内角进行判断，而是直接根据所述调整后的目标顶点（即第五点）对所述目标网格进行等比例放大，得到第二网格。以图13为例，将顶点a调整到第五点a’的位置后，根据调整后的目标顶点a’对目标网格进行等比例放大，得到第二网格。等比例放大后，第二网格的三条边与目标网格的三条边平行，因此三个内角的角度相等，一定满足内角要求。
32.可选的，所述根据所述调整后的目标顶点对所述目标网格进行等比例放大，得到第二网格，包括：确定过所述调整后的目标顶点的两条直线，使所述两条直线分别平行于所述目标网格中过所述目标顶点的两条边；分别确定所述对边的延长线与所述两条直线的两个交点，由所述调整后的目标顶点和所述两个交点构成第二网格。仍以图13为例，确定过a’的两条直线，分别平行于目标网格中过顶点a的两条边和；分别确定目标顶点a的对边的延长线分别与两条直线的交点b’和c’，由调整后的目标顶点a’和所述两
个交点b’和c’构成第二网格。可以看出，，因此，第二网格是目标网格的等比例放大，第二网格与目标网格中三个内角的角度相等，一定满足内角要求。
33.第三种可选实施方式，存在多个顶点不满足高度要求，这时从所述多个顶点中的任选一顶点作为目标顶点，按照第二种可选实施方式提供的方法对目标顶点进行处理，得到一个第二网格，并将所述第二网格作为后续操作的目标网格；重新执行s130，直到最终的目标网格中每个顶点均满足内角要求和高度要求。
34.s130完成后，最终的目标网格中每个顶点均满足内角要求和高度要求，三角形网格的质量调整结束。
35.本实施例逐个调整三角形网格中不满足质量要求的目标顶点，每个顶点均完成内角调整后再进行逐个进行高度调整；在调整过程中将目标顶点的对边保持不变，通过目标顶点到对边的垂线限定目标顶点的调整轨迹，充分利用垂线与三个顶点的几何关系修改目标顶点的位置，保证调整后的目标顶点符合相应的质量要求，避免了人为调整中随机拖动顶点位置而无法保证调整后的顶点一定满足质量要求的问题。在进行高度调整时，考虑到三角形内角之间的强耦合性，在增大目标顶点的网格高度后对目标网格进行等比例放大，以保持各内角不变，避免了内角调整和高度调整之间的反复跳跃，提高了调整效率。整个调整策略易于实现，且能够保证调整结果满足质量要求，为网格质量调整提供了一种自动化的实现方式。
36.图14是本发明实施例提供另一种有限元网格质量自动调整方法的流程图，适用于在有限元仿真中对汽车板壳结构零部件的四边形网格自动进行质量调整的情况。该方法可以由电子设备执行，如图14所示，该方法具体包括：s210、从cae软件获取车辆零部件的有限元网格特征，将所述有限元网格特征中质量不合格的四边形网格作为目标网格。
37.利用cae软件对车辆零部件的cad模型进行初步网格划分后，得到该零部件的有限元网格特征，包括组成该零部件的各网格的编号，以及每个网格中各顶点的编号和在整车坐标系中的坐标等。得到有限元网格特征后，cae软件能够自动识别出其中不符合质量要求的有限元网格，包括三角形网格和四边形网格。本实施例将不符合质量要求的四边形网格作为目标网格，作为后续质量调整的对象。
38.四边形网格的网格参数包括翘曲、内角角度、最小高度和横纵比。经过网格质量筛选后，四边形网格会存在多种网格质量的问题。由于各种网格参数存在相互耦合的情况，比如调整四边形网格的内角角度会影响最小高度等，因此在调整四边形单元网格质量调整时需要兼顾执行效率，尽量少的反复调整某一网格质量指标。在各种质量参数中，翘曲与其他参数的耦合程度不高，而内角角度对最小高度和横纵影响较大。因此，本实施例设定四边形网格的调整策略为按照“翘曲、内角角度、最小高度和横纵比”的顺序逐依次调整。下面将按照该顺序对目标网格进行质量调整。
39.s220、如果所述目标网格满足翘曲要求，进入s230；如果所述目标网格不满足翘曲要求，调整所述目标网格对角线两侧顶点的位置，得到第三网格，使所述第三网格满足翘曲
要求，并将所述第三网格作为后续操作的目标网格。
40.s220完成四边形网格的翘曲调整。由于cae软件仅能给出目标网格是否满足质量要求，不能确定具体的质量问题类型或哪个顶点存在质量问题。因此首先计算目标网格的翘曲角度，判断目标网格是否满足翘曲要求。如图15所示，将四边形网格的四个顶点按照环路顺序编号为a、b、c、d，并按照编号顺序组成四个边向量v1、v2、v3和v4，内角角度分别为。图4显示了图15中的四边形网格的翘曲角度的计算过程，如图4所示，计算对角线划分成的两个三角平面的法向量和法向量的第一夹角，以及对角线划分成的两个三角平面的法向量和法向量的第二夹角，选择两个夹角中较小的一个作为四边形网格的翘曲角度。图4中，对角线对应的夹角最小，则将该夹角作为四边形网格的翘曲角度。四边形网格的翘曲要求为翘曲角度小于或等于第四阈值，基于不同的判断结果，s220包括以下几种可选实施方式：第一种可选实施方式，目标网格满足翘曲要求，这时无需进行翘曲调整，直接进入s230进行内角调整。
41.第二种可选实施方式，目标网格不满足翘曲要求，这时调整所述目标网格对角线两侧的顶点位置，得到第三网格，使所述第三网格满足翘曲要求，并将所述第三网格作为后续操作的目标网格。具体的，首先计算所述翘曲角度与第四阈值的差值，并确定用于计算翘曲的对角线，即对应的法向量夹角最小的对角线；然后调整该对角线两侧的顶点位置，使所述对角线切分成的两个三角平面向各自相反的方向旋转所述差值的一半。结合图4，假设当前翘曲角度与第四阈值的差值为，用于计算翘曲的对角线为。调整两侧的顶点b和d的位置，使切分成的两个三角平面和分别绕对角线，各自向相反的方向旋转。
42.s230、如果所述目标网格的每个顶点均满足内角要求，进入s240；如果所述目标网格的至少一个顶点不满足内角要求，将所述至少一个顶点中的任一顶点作为目标顶点，并确定所述目标网格的两个相邻顶点构成的对角线；沿所述目标顶点到所述对角线的垂线调整所述目标顶点的位置，得到第四网格，使调整后的目标顶点在所述第四网格中满足内角要求，并将所述第四网格作为后续操作的目标网格；重新执行s230，直到所述目标网格的每个顶点均满足内角要求。
43.进入s230后，所述目标网格已满足翘曲要求，s230完成目标网格的内角调整。首先判断目标网格的四个顶点是否均满足内角要求。四边形网格的内角要求为顶点的内角小于或等于第五阈值且大于或等于第六阈值，因此判断每个顶点是否满足，其中，。基于不同的判断结果，s230包括以下几种可选实施方式：第一种可选实施方式，每个顶点均满足内角要求，这时无需进行内角调整，直接进入s240进行高度调整。
44.第二种可选实施方式，存在一个顶点不满足内角要求，这时以该顶点为目标顶点，
确定所述目标顶点的两个响铃顶点构成的对角线；沿目标顶点到所述对角线的垂线调整目标顶点的位置。以图16为例，目标顶点b不满足内角要求，确定所述目标网格abcd中目标顶点b的相邻顶点构成的对角线,沿目标顶点b到对角线的垂线调整目标顶点b的位置。具体的，根据目标顶点内角的大小，包括以下两种情况：情况一、目标顶点的内角小于第五阈值，在所述垂线上确定第六点，使所述第六点分别与所述目标顶点的两个相邻顶点的连线夹角等于第五阈值，并将目标顶点调整到所述第六点的位置。具体的，如图16(a)所示，目标顶点b的内角满足，说明，这时在目标顶点b到对边的垂线上确定一点b’，使得和之间的夹角等于，将目标顶点b调整到b’的位置，由调整后的目标顶点b’和目标顶点之外的其它三个顶点a、c和d构成第四网格ab’cd。进一步的，b’的位置可以通过该垂线的方程和顶点a、c的坐标联合求解，或根据从垂线上的多个预设位置中选取最接近“和之间的夹角等于”的条件的位置作为b’的位置，本实施例不作限制。需要说明的是，通常，图16(a)中的，仅用于说明本可选实施方式的方法，在实际应用中通常不会出现。
45.情况二、目标顶点的内角大于所述第六阈值，在所述垂线上确定第七点，使所述第七点到所述目标顶点的两个相邻顶点的连线夹角等于所述第六阈值，并将所述目标顶点调整到所述第七点的位置。具体的，以图16(b)为例，顶点内角满足，说明，这时在所述垂线上确定一点b’，使得和之间的夹角等于，将目标顶点b调整到b’的位置，由调整后的目标顶点b’和目标顶点之外的其它三个顶点a、c和d构成第四网格ab’cd，并将第四网格作为后续操作的目标网格。
46.第三种可选实施方式，存在多个顶点不满足内角要求，这时从所述多个顶点中任选一顶点作为目标顶点，按照第二种可选实施方式提供的方法对目标顶点进行处理，得到一个第四网格，并将所述第四网格作为后续操作的目标网格；重新执行s230，直到最终的目标网格中每个顶点均满足内角要求。实际应用中，在内角要求设置合理的情况下，例如，，每个顶点调整的次数不会很多。
47.s240、如果所述目标网格的每个顶点均满足最小高度要求，进入s250；如果所述目标网格的至少一个顶点不满足最小高度要求，确定所述至少一个顶点中任一目标顶点的最小高度对应的对边；沿所述目标顶点到所述对边的垂线调整所述目标顶点的位置，得到第五网格，使调整后的目标顶点满足最小高度要求；如果所述第五网格的每个顶点均满足内角要求，将所述第五网格作为后续操作的目标网格，进入s250；如果所述第五网格的至少一个顶点不满足内角要求，根据所述调整后的目标顶点对所述目标网格进行等比例放大，得到第六网格，将所述第六网格作为后续操作的目标网格；重新执行s240，直到所述目标网格的每个顶点均满足内角要求和高度要求。
48.进入s240后，目标网格满足翘曲要求且每个顶点均满足内角要求，s240完成目标
网格的最小高度调整。首先计算目标网格每个顶点的最小高度。如图17所示，分别计算目标顶点b到两条对边的垂直距离h2和h3，取所述两个垂直距离中的较小值作为目标顶点b的最小高度。图17中h2，作为目标顶点b的最小高度。
49.得到四个顶点的最小高度后，判断每个顶点的最小高度是否满足最小高度要求。四边形网格的最小高度要求为顶点的最小高度大于第七阈值h2，及判断每个顶点的最小高度是否满足。基于不同的判断结果，s240包括以下几种可选实施方式：第一种可选实施方式，每个顶点均满足高度要求，这时无需进行高度调整，直接进入s250进行横纵比调整。
50.第二种可选实施方式，存在一个顶点不满足高度要求，这时以该顶点为目标顶点，确定所述目标顶点的最小高度对应的对边。以图17为例，目标顶点b不满足最小高度要求，确定b的最小高度h2对应的对边。确定该对边后，沿所述目标顶点到所述对边的垂线调整所述目标顶点的位置，得到第五网格。具体的，在所述垂线上确定上确定第八点，使所述第八点到所述对边的垂直距离等于所述第七阈值；将所述目标顶点调整到所述第八点的位置，由所述调整后的目标顶点，以及目标网格中除目标顶点之外的其它三个顶点构成第五网格。继续以图17为例，在目标顶点b到对边的垂线上确定第八点b’，b’到的垂直距离=h2，将b调整到b’的位置，由调整后的目标顶点b’和目标顶点之外的其它三个顶点a、c和c构成第五网格ab’cd所述调整后的目标顶点在所述第五网格中一定是满足高度要求的。得到第五网格后，目标顶点的内角、以及目标顶点两个相邻顶点的内角会发生变化，除此之外的另外一个内角则保持不变。由于四边形网格中四个内角之间的耦合性相比于三角形较弱，当一个内角发生变化时，仍有很大概率四个顶点均满足内角要求。因此本实施例首先判断所述第五网格的每个顶点是否均内角要求，包括以下两种情况：情况一、第五网格的每个顶点均满足内角要求，则将所述第五网格作为后续操作的目标网格，进入s250。
51.情况二、第五网格的至少一个顶点不满足内角要求，这时根据调整后的目标顶点对所述目标网格进行等比例放大，得到第六网格，将所述第六网格作为后续操作的目标网格。等比例放大后，第六网格的四条边与目标网格的四条边是平行的，因此四个内角保持不变，一定满足内角要求。
52.可选的，所述根据所述调整后的目标顶点对所述目标网格进行等比例放大，得到第六网格，包括：确定过所述调整后的目标顶点的两条直线，使所述两条直线分别平行于所述目标网格中过所述目标顶点的两条边；分别在所述两条直线上确定两点，使得所述两点和所述调整后的目标定点构成的两条新边与所述两条边的长度比值相同；根据所述两条新边，生成第六网格。以图18为例，确定过b’的两条直线，分别平行于目标网格abcd中过目标顶点b的两条边和；分别在这两条直线上确定两点a’和c’，使得所述两点a’和c’和所述调整后的目标定点b’构成的两条新边和与所述两条边和的长度比例相同，即。确定的过c’点的平行线，确定的过a’点的平行线，两平行
线的交点和a’、c’构成另外两条新边。由所述两条新边和所述另外两条新边公共构成第六网格。第六网格是目标网格abcd的等比例放大，与目标网格abcd中四个内角的角度相等，一定满足内角要求。
53.第三种可选实施方式、存在多个顶点不满足高度要求，这时从所述多个顶点中的任选一顶点作为目标顶点，按照第二种可选实施方式提供的方法对目标顶点进行处理，得到一个第六网格，并将所述第六网格作为后续操作的目标网格；重新执行s240，直到最终的目标网格中每个顶点均满足内角要求和最小高度要求。
54.s250、如果所述目标网格不满足横纵比要求，调整所述目标网格最短边和最长边的交点位置，使所述目标网格满足横纵比要求。
55.进入s250后，目标网格满足翘曲要求且每个顶点均满足内角要求和高度要求，s250完成目标网格的横纵比要求。首先计算目标网格的横纵比，判断四边形网格是否满足横纵比要求。四边形网格的横纵比要求为横纵比小于或等于第八阈值。基于不同的判断结果，包括以下两种情况：情况一、四边形网格满足横纵比要求，这时无需进行横纵比调整，整个四边形网格的质量调整结束。
56.情况二、四边形网格不满足横纵比要求。由于经过翘曲调整、内角调整和最小高度调整后，四边形单元中的最短边和最长边一定是相邻的（如图19所示），则通过调整最短边和最长边的交点位置，使目标网格满足横纵比要求。具体的，沿所述目标网格最短边所在的直线，调整所述目标网格的最长边和所述最短边的交点位置，以增加所述最短边的长度，得到第七网格。由于调整所述交点位置可能会影响内角角度，因此判断第七网格中的每个顶点是否均满足内角要求。基于不同的判断结果，s250包括以下几种实施方式：第一种实施方式，第七网格的每个顶点均满足内角要求，将第七网格为横纵比调整的结果，整个四边形网格的质量调整结束。
57.第二种实施方式，第七网格的存在至少一个顶点不满足内角要求，则是通过调整最长边的长度来改变横纵比。可选的，根据所述横纵比要求在所述最长边上确定第三点；确定所述最短边的过所述第三点的平行线；根据所述平行线，调整所述最短边的位置。具体的，根据横纵比要求，计算在最短边不变的情况下最长边需要减小的长度。如图19所示，如果最长边减小l就可以满足横纵比要求，则在最长边上确定第三点d’，并确定最短边的过d’的平行线，根据所述平行线调整最短边的位置。
58.可选的，所述根据所述平行线，调整所述最短边的位置，包括以下两种情况：情况一、所述平行线与所述最长边的对边存在交点。当四边形网格的翘曲角度接近于0时，即四边形网格中只存在一个平面内时，所述平行线和最长边的对边一定存在交点。这时由所述交点和所述第三点构成调整后的最短边。以图19为例，平行线与最长边的对边存在交点c’，由交点c’和第三点d’构成调整后的最短边。从图19中可以看出，情况一的处理方法相当于将最短边沿最长边及其对边平行移动，因此四边形的每个内角保持不变，最短边和最长边的交点c的最小高度保持不变，则整个
目标网格的最小高度也可保持不变。
59.情况二、所述平行线与所述最长边的对边不存在交点。当四边形网格的翘曲角度不接近于0时，即四边形网格内存在两个平面时，所述平行线和最长边的对边不一定存在交点。这时确定所述平行线上距离所述最长边的对边最近的第四点，由所述第三点和所述第四点构成调整后的最短边。仍以图19为例，平行线与最长边的对边不存在交点，则确定所述平行线上距离最近的第四点c’，由第三点d’和第四点c’构成调整后的最短边。可以看出，该平行线相当于将最短边沿最长边及其对边平行移动的结果，由于平行线与无交点，无法直接作为调整后的四边形的一条边，因此将平线性向投影，投影点c’即为距离最近的第四点。
60.s250完成后，最终的目标网格满足翘曲要求和横纵比要求，且每个顶点均满足内角要求和最小高度要求，四边形网格的质量调整结束。
61.本实施例按照翘曲角度、内角角度、最小高度和横纵比的顺序对四边形网格进行质量调整。在翘曲调整中，通过调整对角线两侧顶点的位置实现两个平面朝相反方向的旋转，以减小翘曲角度。在内角调整和最小高度调整过程中将目标顶点的两个相邻顶点构成的对角线保持不变，通过目标顶点到对角线的垂线限定目标顶点的调整轨迹，充分利用垂线与四个顶点的几何关系修改目标顶点的位置，保证调整后的目标顶点符合相应的质量要求，避免了人为调整中随机拖动顶点位置而无法保证调整后的顶点一定满足质量要求的问题。在进行高度调整时，考虑到四边形内角之间的耦合性，增大目标顶点的最小高度后判断是否满足内角要求，当不满足内角要求时对目标网格进行等比例放大以保持各内角不变，避免了在内角调整和高度调整之间的反复跳跃，提高了调整效率。在进行横纵比调整时，通过调整最短边和最长边的交点增加最短边的长度来调整横纵比；同时考虑到对内角的影响，在内角不满足要求时放弃增加最短边的长度，通过最短边的平行线实现最短边在最长边及其对边之间的平行移动，从而减小最长边的长度来调整横纵比，并能保持内角不变，最小高度也满足高度要求。整个调整策略易于实现，且能够保证调整结果满足质量要求，为网格质量调整提供了一种自动化的实现方式。
62.图20是本发明实施例提供另一种有限元网格质量自动调整方法，适用于对汽车的板壳结构零部件的有限元网格自动进行质量调整的情况。该方法可以由电子设备执行，参见图20，该方法具体包括：s310、从cae软件获取车辆零部件的有限元网格特征；s320、将所述有限元网格特征中的每个三角形网格作为目标网格，对所述目标网格执行上述任一实施例提供的s110-s130的操作；同时，s330、将所述有限元网格特征中的每个四边形网格作为目标网格，对所述目标网格执行上述任一实施例提供的s210-s250的操作。
63.本实施例基于上述任一实施例提供的方法实现，具备上述任一实施例可实现的技术效果。
64.图21为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图21所示，该设备包括处理器40、存储器41、输入装置42和输出装置43；设备中处理器40的数量可以是一个或多
个，图21中以一个处理器40为例；设备中的处理器40、存储器41、输入装置42和输出装置43可以通过总线或其他方式连接，图21中以通过总线连接为例。
65.存储器41作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的有限元网格质量自动调整方法对应的程序指令/模块。处理器40通过运行存储在存储器41中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的有限元网格质量自动调整方法。
66.存储器41可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器41可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器41可进一步包括相对于处理器40远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
67.输入装置42可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置43可包括显示屏等显示设备。
68.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现任一实施例的有限元网格质量自动调整方法。
69.本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（ram）、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
70.计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
71.计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
72.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c ，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通
过因特网连接）。
73.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。