用于刚体连接自动化建模的方法、系统和相关装置与流程

1.本发明涉及碰撞仿真建模技术领域，具体地，涉及一种用于刚体连接自动化建模的方法、用于刚体连接自动化建模的系统和相关装置。


背景技术：

2.在车辆仿真模型中存在着很多的连接方式，对于碰撞安全cae仿真模型来说，常采用刚性片的连接方式来代替原始螺栓螺母连接进行建模，特别是用于代替车辆各个子系统及子系统与白车身之间的螺栓螺母连接。传统的仿真模型中刚体连接的建立方式是由工程师手动逐个创建，由于需要创建的刚性片数量众多，该过程较为繁琐耗时。


技术实现要素：

3.本发明的一个方面要解决的技术问题是如何高效批量地实施刚性片的建模。
4.此外，本发明的其它方面还旨在解决或者缓解现有技术中存在的其它技术问题。
5.本发明提供了一种用于刚体连接自动化建模的方法、系统和相关装置，具体而言，根据本发明的一方面，提供了：一种用于刚体连接自动化建模的方法，其中，包括如下步骤：识别需要建立刚体连接的模型的孔洞特征，获取所述孔洞的所有边界节点；根据拓扑关系获取与所述边界节点相邻的边界单元；根据拓扑关系获取与所述边界单元对应的边界边；将所述边界边生成边界曲线，并将所述边界曲线排序使其连接成闭合的曲线。
6.可选地，根据本发明的一种实施方式，在将所述边界边生成边界曲线之后，对所有边界曲线进行遍历，在遍历过程中寻找相邻的边界曲线并将其连接。
7.可选地，根据本发明的一种实施方式，在将所述边界边生成边界曲线之后，包括如下步骤：将所有边界曲线放入输入边组中；从所述输入边组中选取一条边界曲线作为基础边界曲线；从所述输入边组中选取一条与所述基础边界曲线不同的边界曲线作为测试边界曲线；判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻，如是，则将所述基础边界曲线从所述输入边组放入所述输出边组中，并且将测试边界曲线作为当前的基础边界曲线，然后重新执行上一步骤，如否，则直接重新执行上一步骤。
8.可选地，根据本发明的一种实施方式，在选取测试边界曲线之前获取基础边界曲线的一个顶点作为第一顶点，判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻的方式为，获取测试边界曲线的两个顶点为第二顶点和第三顶点，判断第二顶点和第三顶点中是否有一个与第一顶点重合，如否，则证明基础边界曲线和测试边界曲线不相邻，如是，则证明基础边界曲线和测试边界曲线相邻，并且将第二顶点和第三顶点中不与第一顶点重合的顶点更新
成当前的第一顶点。
9.可选地，根据本发明的一种实施方式，在判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻之前执行如下步骤：对所述输入边组中的所有边界曲线进行遍历，判断是否存在与所述基础边界曲线相邻的边界曲线，如否，则直接输出输出边组，如是，则继续执行判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻的步骤。
10.根据本发明的另一方面，本发明提供了一种用于刚体连接自动化建模的系统，其中，包括识别模块，用于识别需要建立刚体连接的模型的孔洞特征；计算模块，用于获取所述孔洞的所有边界节点，并根据拓扑关系获取与所述边界节点相邻的边界单元以及与所述边界单元对应的边界边；几何模块，用于将所述边界边生成边界曲线；排序模块，用于将所述边界曲线排序使其连接成闭合的曲线。
11.可选地，根据本发明的另一方面的一种实施方式，所述排序模块对所有边界曲线进行遍历，在遍历过程中寻找相邻的边界曲线并将其连接。
12.可选地，根据本发明的另一方面的一种实施方式，所述排序模块对所述边界曲线进行如下处理：将所有边界曲线放入输入边组中；从所述输入边组中选取一条边界曲线作为基础边界曲线；从所述输入边组中选取一条与所述基础边界曲线不同的边界曲线作为测试边界曲线，判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻，如是，则将所述基础边界曲线从输入边组放入输出边组中，并且将测试边界曲线作为当前的基础边界曲线，然后重新执行上一步骤，如否，则直接重新执行上一步骤。
13.可选地，根据本发明的另一方面的一种实施方式，所述排序模块在选取测试边界曲线之前获取基础边界曲线的一个顶点作为第一顶点，所述排序模块判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻的方式为，获取测试边界曲线的两个顶点为第二顶点和第三顶点，判断第二顶点和第三顶点中是否有一个与第一顶点重合，如否，则证明基础边界曲线和测试边界曲线不相邻，如是，则证明基础边界曲线和测试边界曲线相邻，并且将第二顶点和第三顶点中不与第一顶点重合的顶点更新成当前的第一顶点。
14.可选地，根据本发明的另一方面的一种实施方式，所述排序模块在判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻之前还对边界曲线进行如下处理：对所述输入边组中的所有边界曲线进行遍历，判断是否存在与所述基础边界曲线相邻的边界曲线，如否，则直接输出输出边组，如是，则继续执行判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻的步骤。
15.根据本发明的再一方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，在所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现以上所述的用于刚体连接自动化建模的方法。
16.根据本发明的再一方面，本发明提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存
储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现以上所述的用于刚体连接自动化建模的方法。
17.本发明的有益之处包括：通过对有限元模型的孔洞特征进行自动识别、最终确定孔洞的边界曲线并将其排序连接成环的方式实现刚性片的自动化批量建模，建模采用了完全自动化的形式，无需对刚性片的建模进行手动操作，在建模的过程中对孔洞的边界曲线进行遍历，从而获取所有边界曲线并将其排序连接成环，减少了人工误差，实现了更精确的建模方式。
附图说明
18.参考附图，本发明的上述以及其它的特征将变得显而易见，其中，图1示出需要建立刚体连接的模型的孔洞的结构示意图，在其中示出了孔洞的几何特征；图2示出了根据本发明的一个实施方式提出的用于刚体连接自动化建模的方法的流程示意图；图3示出了根据本发明的一个实施方式提出的用于刚体连接自动化建模的系统的结构示意图。
具体实施方式
19.容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神的条件下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
20.在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等或类似表述仅用于描述与区分目的，而不能理解为指示或暗示相应的构件的相对重要性。
21.参考图1，其示出需要建立刚体连接的模型的孔洞的结构示意图。在图1中，示例性地，中心的十边形即为需要建立刚体连接的模型的孔洞，也就是说这个十边形所包围的是空心空间。在实际应用中，该模型所对应的实体的子系统或零件经由该孔洞通过螺栓和螺母与其它子系统或车身连接。但是在建模时，需要对该孔洞的区域进行刚性片的建模，以实现刚性连接。在此定义如下特征，将该孔洞的轮廓（即例如图1中的十边形）的顶点定义为该孔洞的边界节点（如图1中的b
11
、b
12
等）；将图1中其它的实心多边形（即除了十边形之外的其它多边形）定义为建模单元（如图1中的a和a1）；将与孔洞相邻的建模单元定义为边界单元（如图1中的a1）；将以边界节点为顶点的建模单元定义为与该边界节点相邻的边界单元（如a1为与b
11
相邻的边界单元）；将边界单元与孔洞轮廓的公共边定义为边界单元对应的边界边（如图1中的b1，其为与边界单元a1对应的边界边）；在此应该理解的是，上述边界节点、边界单元和边界边是拓扑中的概念，而“边界曲线”这一概念被定义成边界边在几何上的概念，将边界边生成边界曲线的过程即是将拓扑中的边界边几何化的过程，为了方便附图的
描述，边界边和与其相应的边界曲线采用了相同的附图标记。此外，“相邻的边界曲线”这一概念是指具有一个共同顶点的边界曲线。
22.参考图2，其示出了根据本发明的一个实施方式提出的用于刚体连接自动化建模的方法的流程示意图。该方法包括如下步骤：识别需要建立刚体连接的模型的孔洞特征，获取所述孔洞的所有边界节点；根据拓扑关系获取与所述边界节点相邻的边界单元；根据拓扑关系获取与所述边界单元对应的边界边；将所述边界边生成边界曲线，并将所述边界曲线排序使其连接成闭合的曲线。
23.在该方法中，首先需要对模型中的孔洞特征进行识别，也就是说得到孔洞特征的拓扑关系和几何位置，然后获取孔洞的所有边界节点。根据拓扑关系可以获取与边界节点相邻的边界单元，即以边界节点为顶点的边界单元。在此应该理解的是，一个边界节点应该有两个相邻的边界单元，在通过所有的边界节点获取所有的边界单元后，每个边界单元都有其重复的边界单元，而在该方法中，重复的边界单元不被计算在内或者说被删除。在获取边界单元之后，根据拓扑关系获得与边界单元对应的边界边，即边界单元与孔洞轮廓的公共边。最后将这些边界边生成边界曲线，即将边界边从拓扑特征转化成几何特征，然后将其排序连接成闭合的曲线，这个闭合的曲线即为孔洞的具体几何形状，这样就可以实现对孔洞的精确的建模。“闭合的曲线”这一概念在此是指这条曲线是首尾相接的类似环形的曲线，该闭合的曲线不一定是环形，也可以是类似环形的其它形状。
24.在本发明的一个实施方式中，在将边界边生成边界曲线之后，对所有的边界曲线进行遍历，在遍历过程中寻找相邻的边界曲线并将其连接。在此，“相邻的边界曲线”是指具有共同顶点的边界曲线，“将其连接”是指找到两个具有共同顶点的边界曲线之后将它们在几何上连接成一条边界曲线，这样最终可以得到整个闭环的孔洞轮廓曲线。
25.在本发明的一个实施方式中，在将所述边界边生成边界曲线之后，包括如下步骤：将所有边界曲线放入输入边组中；从所述输入边组中选取一条边界曲线作为基础边界曲线；从所述输入边组中选取一条与所述基础边界曲线不同的边界曲线作为测试边界曲线，判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻，如是，则将所述基础边界曲线从输入边组放入输出边组中，并且将测试边界曲线作为当前的基础边界曲线，然后重新执行上一步骤，如否，则直接重新执行上一步骤。
26.在此，在得到所有边界曲线之后首先将其放入一个输入边组中，并且在输入边组中完成对所有边界曲线的遍历过程。首先选取一条边作为基础边界曲线，也就是说以该边界曲线为基础来获得与其相邻的边界曲线，即选取一条与基础边界曲线不同的边界曲线作为测试边界曲线，并判断基础边界曲线与该测试边界曲线是否相邻，如果是，则将该基础边界曲线放入输出边组中，并且将测试边界曲线作为当前的基础边界曲线，然后再重新选取与当前的基础边界曲线不同的边界曲线作为测试边界曲线与当前的基础边界曲线进行判定。如果否，则直接重新选取与基础边界曲线不同的边界曲线作为测试边界曲线，直到测试边界曲线与基础边界曲线是相邻的边界曲线为止。这样，边界曲线按互相连接的顺序被放入到输出边组中，最终在输出边组中的所有边界曲线连接成的闭合的曲线，也就是孔洞的
轮廓线。放入到输出边组中的边界曲线将不再存在于输入边组中，因此最终所有边界曲线被放入到输出边组中时，输入边组中将不存在任何边界曲线，此时无法再从输入边组中选取任何曲线，即无法再执行选取测试边界曲线的步骤，也就是说该循环将会终止。
27.在本发明的一个实施方式中，在选取测试边界曲线之前获取基础边界曲线的一个顶点作为第一顶点，判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻的方式为，获取测试边界曲线的两个顶点为第二顶点和第三顶点，判断第二顶点和第三顶点中是否有一个与第一顶点重合，如否，则证明基础边界曲线和测试边界曲线不相邻，如是，则证明基础边界曲线和测试边界曲线相邻，并且将第二顶点和第三顶点中不与第一顶点重合的顶点更新成当前的第一顶点。
28.再次参考图1，例如b1为基础边界曲线，b2为测试边界曲线，在选取测试边界曲线之前首先获取b1的顶点b
12
为第一顶点，在进行判断时，获取b2的两个顶点b
21
和b
22
为第二顶点和第三顶点，然后对b
21
和b
22
中是否有一个顶点与b
12
重合进行判定，在图1中，可见b
21
与b
12
重合，此时证明基础边界曲线b1和测试边界曲线b2相邻，则此时将b
22
更新成当前的第一顶点，然后再次选取测试边界曲线，此时设b3为新的测试边界曲线，则此时第二顶点和第三顶点分别为b
31
和b
32
，此时再次判断b
31
和b
32
中是否有一个顶点与b
22
重合，此时可见b
31
和b
22
重合，此时证明基础边界曲线b2和测试边界曲线b3相邻，则此时将b
32
更新成当前的第一顶点，其它基础边界曲线与测试边界曲线相邻的情况依次类推。反之，如果b1为基础边界曲线，而第一次选取测试边界曲线时选取了b3为测试边界曲线，取b1的顶点b
12
为第一顶点，b3的两个顶点b
31
和b
32
为第二顶点和第三顶点，此时可见b
31
和b
32
都不与b
12
重合，应该重新选取测试边界曲线，直到选取到具有与第一顶点b
12
的重合的顶点b
21
的边界曲线b2为止。
29.在本发明的一个实施方式中，在判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻之前执行如下步骤：对所述输入边组中的所有边界曲线进行遍历，判断是否存在与所述基础边界曲线相邻的边界曲线，如否，则直接输出输出边组，如是，则继续执行判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻的步骤。
30.在该实施方式中，在判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻之前，首先对输入边组中的所有边界曲线进行遍历，以确定输入边组中是否存在与所述基础边界曲线相邻的边界曲线，如果输入边组中没有与基础边界曲线相邻的边界曲线，则说明形成孔洞轮廓的所有边界曲线都已经被放入到输出边组中，此时可以直接输出输出边组，如果输入边组中存在与基础边界曲线相邻的边界曲线，则证明仍存在孔洞轮廓的边界曲线没有被放入到输出边组中，此时仍执行判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻的步骤。
31.应该理解的是，在一些模型中，存在如下特殊情况，即输入边组中的边界曲线还可能包括不属于孔洞轮廓的曲线，这些曲线并不存在与其相邻的边界曲线，也无法连接成闭合的曲线。如果基础边界曲线选取了这些曲线，则最终输出的输出边组中的边界曲线的数量将少于输入曲线的数量，并且输出边组中的边界曲线也无法连接成闭合的曲线。在这种情况下需要忽略这种输出边组，因为这种输出边组中的边界曲线不满足孔洞特征的条件，也无法利用其进行刚体连接的建模。
32.参考图3，其示出根据本发明的一个实施方式提出的用于刚体连接自动化建模的系统1000的结构示意图。其中，由于各个部件的具体形状和内部结构并非本发明的主题，故
为清楚简明起见，所有这些部件都以结构模块的形式示意地给出，本领域技术人员在结构简图的启示下可自行选择适当的模块形状和结构形式等。此外，所给出的结构简图为本发明的一种实施例，本领域技术人员在参考简图后可做出不脱离本发明精神的各种修改，这些修改也应在本发明的保护范围内。
33.本发明的一个实施方式提出的用于刚体连接自动化建模的系统1000包括：识别模块100，用于识别需要建立刚体连接的模型的孔洞特征；计算模块200，用于获取所述孔洞的所有边界节点，并根据拓扑关系获取与所述边界节点相邻的边界单元以及与所述边界单元对应的边界边；几何模块300，用于将所述边界边生成边界曲线；排序模块400，用于将所述边界曲线排序使其连接成闭合的曲线。
34.对边界曲线进行排序并连接的过程在排序模块400中进行，排序模块400对所有边界曲线进行遍历，在遍历过程中寻找相邻的边界曲线并将其连接。具体地，排序模块对所述边界曲线进行如下处理：将所有边界曲线放入输入边组中；从所述输入边组中选取一条边界曲线作为基础边界曲线；从所述输入边组中选取一条与所述基础边界曲线不同的边界曲线作为测试边界曲线，判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻，如是，则将基础边界曲线从输入边组放入输出边组中，并且将测试边界曲线作为当前的基础边界曲线，然后重新执行上一步骤，如否，则直接重新执行上一步骤。
35.在本发明的一个实施方式中，排序模块400在选取测试边界曲线之前获取基础边界曲线的一个顶点作为第一顶点，排序模块400判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻的方式为，获取测试边界曲线的两个顶点为第二顶点和第三顶点，判断第二顶点和第三顶点中是否有一个与第一顶点重合，如否，则证明基础边界曲线和测试边界曲线不相邻，如是，则证明基础边界曲线和测试边界曲线相邻，并且将第二顶点和第三顶点中不与第一顶点重合的顶点更新成当前的第一顶点。
36.在本发明的一个实施方式中，所述排序模块400在判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻之前还对边界曲线进行如下处理：对所述输入边组中的所有边界曲线进行遍历，判断是否存在与所述基础边界曲线相邻的边界曲线，如否，则直接输出输出边组，如是，则继续执行判断基础边界曲线和测试边界曲线是否相邻的步骤。
37.该用于刚体连接自动化建模的系统针对于上述用于刚体连接自动化建模的方法进行搭建，并且由于在前文中已经针对用于刚体连接自动化建模的方法的各个步骤进行了非常详尽的描述，因此对于各个模块的功能和运行步骤可以参阅前述相应部分的说明，本领域技术人员也可以根据用于刚体连接自动化建模的方法的实际执行来对该系统中的部分组成部分进行增加、修改或删除，在此不再赘述。
38.根据本发明的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现用于刚体连接自动化建模的方法的步骤。
39.该计算机可读存储介质可以包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
40.对于本发明所提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不做赘述。
41.根据本发明的再一方面，还提供了计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上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上述的用于刚体连接自动化建模的方法的步骤。
42.应当理解的是，所有以上的优选实施例都是示例性而非限制性的，本领域技术人员在本发明的构思下对以上描述的具体实施例做出的各种改型或变形都应在本发明的法律保护范围内。