專利名稱：計(jì)算機(jī)輔助分析中鄰域測(cè)定方法和系統(tǒng)的制作方法
計(jì)算機(jī)輔助分析中鄰域測(cè)定方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于計(jì)算機(jī)輔助工程分析(例如，有限元分析，拓?fù)鋬?yōu)化等)，特別是關(guān) 于計(jì)算機(jī)輔助工程分析中網(wǎng)格模型(例如，有限元網(wǎng)格)的鄰域測(cè)定方法和系統(tǒng)的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
如今，計(jì)算機(jī)輔助工程(Computer aided engineering, CAE)已被應(yīng)用于幫助工 程師執(zhí)行各種任務(wù)，例如分析、仿真、設(shè)計(jì)以及制造等等。在傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)程序中，CAE 分析(例如，有限元分析(Finite element analysis, FEA)、有限差異分析、計(jì)算流體力學(xué) (Computational fluid dynamics, CFD)分析以及用于降低振動(dòng)噪聲舒適度(NVH)的模態(tài) 分析等)已經(jīng)被用于評(píng)估各種響應(yīng)(例如，壓力、位移等)。通常一個(gè)物體或結(jié)構(gòu)(例如，工 程產(chǎn)品)是由稱作為元素(例如，有限元)的細(xì)小單元的組合來呈現(xiàn)的，而這些元素在計(jì)算 機(jī)輔助工程分析中是在接合點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)處互相連接。有限元和相互連接的節(jié)點(diǎn)共同構(gòu)成網(wǎng)格 模型。為了進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，結(jié)合CAE的計(jì)算機(jī)自動(dòng)執(zhí)行程序也變得越來越流行。對(duì)于概 念設(shè)計(jì)，拓?fù)鋬?yōu)化是一個(gè)非常受歡迎的工程優(yōu)化方法。拓?fù)鋬?yōu)化要求設(shè)計(jì)元件的加載、邊界 條件、材料模型、幾何模型以及網(wǎng)格模型(例如有限元網(wǎng)格)等各項(xiàng)條件之間進(jìn)行復(fù)雜的相 互配合。有些時(shí)候，這些相互配合可能會(huì)破壞工程的模擬(例如計(jì)算機(jī)輔助工程分析)，尤 其是在需要優(yōu)化的工程產(chǎn)品中存在非線性結(jié)構(gòu)的時(shí)候。其中一個(gè)問題是，原材料分配的重 大突然變化可能導(dǎo)致拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)值不穩(wěn)定。為了減少這種不穩(wěn)定性，采用設(shè)計(jì)變量的局部 平均來對(duì)物質(zhì)分配和/或再分配中的突發(fā)性變化進(jìn)行保護(hù)。通常，局部平均是通過將一個(gè)元素的鄰域內(nèi)的一組相鄰元素進(jìn)行平均來實(shí)現(xiàn)的。 確定一個(gè)大型復(fù)雜網(wǎng)格模型的每一元素的相鄰元素，可能是一個(gè)耗時(shí)的工作，即使有最先 進(jìn)的多處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的確定一個(gè)元素的相鄰元素的方法是，通過比較一對(duì)元素 的每一結(jié)點(diǎn)，來確定兩個(gè)元素之間是否有共同的節(jié)點(diǎn)，或通過計(jì)算兩個(gè)元素的距離，以確定 它們是否屬于相鄰的門限值內(nèi)?，F(xiàn)有的這些方法都需要進(jìn)行大量的計(jì)算。例如，將一個(gè)元 素的每一節(jié)點(diǎn)與另一個(gè)元素的每一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行比較，需要按照節(jié)點(diǎn)順序的數(shù)量進(jìn)行大量的計(jì) 算，而計(jì)算兩個(gè)元素的空間距離，需要計(jì)算每對(duì)元素的平方根。當(dāng)一個(gè)網(wǎng)格模型包含大量元 素(如1000000個(gè)或更多個(gè))時(shí)，現(xiàn)有的確定相鄰元素的定位方法，在時(shí)間和成本上都相當(dāng) 昂貴(例如，有時(shí)花費(fèi)數(shù)小時(shí))，因此，計(jì)算機(jī)輔助工程分析中，需要對(duì)現(xiàn)有的鄰域測(cè)定方法 和系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容此部分的目的是用于概述本發(fā)明的一些方面并簡要介紹本發(fā)明的一些較佳實(shí)施 例。本部分以及摘要和發(fā)明名稱的簡化或省略是為避免對(duì)本部分的發(fā)明目的理解造成困 擾，這些簡化和省略不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求范圍的限制。本發(fā)明揭示計(jì)算機(jī)輔助工程分析中，改進(jìn)的網(wǎng)格模型元素的鄰域測(cè)定方法和系統(tǒng)。所述鄰域測(cè)定方法對(duì)于網(wǎng)格模型的每一元素都相同，為更清楚簡明的介紹本方法，本發(fā) 明使用“基礎(chǔ)元素”來指代使用本發(fā)明方法的任何一個(gè)特定元素。根據(jù)本發(fā)明的一方面，為 一個(gè)網(wǎng)格模型的一個(gè)基礎(chǔ)元素建立一列相鄰元素，其中所述網(wǎng)格模型是用于顯示一個(gè)結(jié)構(gòu) 或一個(gè)工程產(chǎn)品的。首先，通過使用所述基礎(chǔ)元素的角落節(jié)點(diǎn)計(jì)算所述基礎(chǔ)元素的代表性 節(jié)點(diǎn)(例如，矩心)在三維坐標(biāo)系統(tǒng)(例如，笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng))中的坐標(biāo)。為所述基礎(chǔ)元素 制定一個(gè)特征長度。所述特征長度可以由計(jì)算機(jī)輔助分析的用戶決定，或者使用所述基礎(chǔ) 元素的幾何圖形(例如，元素的大小)或者所述網(wǎng)格模型的衡量參數(shù)(例如，尺寸)來計(jì) 算。所述特征長度和所述矩心共同定定義一個(gè)潛在相鄰元素區(qū)域，例如，一個(gè)以所述基礎(chǔ)元 素的矩心為中心的立方體空間，其側(cè)邊作為所述特征長度，或者一個(gè)以所述基礎(chǔ)元素的矩 心作為圓心的圓球，以其半徑作為所述特征長度。所述區(qū)域的表面界限將網(wǎng)格模型的元素 分為第一組和第二組。所述第一組是那些位于表面界限之內(nèi)作為潛在相鄰元素的元素，而 第二組是位于表面界限之外的元素，作為非鄰元素。只有第一組的元素再進(jìn)一步根據(jù)鄰域 判定規(guī)則，例如，共享至少一個(gè)共用節(jié)點(diǎn)，或到所述基礎(chǔ)元素的矩心的距離位于限定距離之 內(nèi)，使用傳統(tǒng)的處理程序來判斷其是否是真正的相鄰元素。將網(wǎng)格模型的元素分成第一組 和第二組是通過將每一元素的矩心與基礎(chǔ)元素在每一維空間的上下限(例如二維空間的 兩個(gè)方向上的上下限，三維空間的三個(gè)方向上的上下限)進(jìn)行比較來完成的。所述上下限 可以通過從所述基礎(chǔ)元素的矩心坐標(biāo)加減特征長度來建立。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，網(wǎng)格模型的元素被分類成維數(shù)空間上的三個(gè)有序列表， 這樣，通過搜索預(yù)分類或排序的列表并定位那些坐標(biāo)位于所述上下限之內(nèi)的元素，可以很 容易實(shí)現(xiàn)第一組和第二組的區(qū)分。本發(fā)明的其他特征將在接下來的附圖以及具體實(shí)施方式
中清楚揭示。
本發(fā)明這些或其他特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)將在接下來的說明書、后附的權(quán)利要求書 和下面的附圖中更好理解圖1為本發(fā)明一個(gè)范例網(wǎng)格模型的示意圖，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可以用于決定所 述網(wǎng)格模型的一個(gè)元素的相鄰元素；圖2A-2B為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，決定網(wǎng)格模型中的一個(gè)元素的一列相鄰元素的 范例處理過程的流程圖；圖3A是一個(gè)二維視圖，其顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)元素及其一個(gè)示例 的特征長度共同定義一個(gè)潛在鄰域區(qū)域的示意圖。圖3B是一個(gè)二維視圖，其顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)元素及其一個(gè)示 例的特征長度共同定義一個(gè)潛在鄰域區(qū)域的示意圖。圖4A和圖4B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，兩個(gè)詳細(xì)的顯示基礎(chǔ)元素、特征長度及其相 鄰元素的二維視圖。圖5A和圖5B是兩個(gè)三維分解透視圖，其顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)元 素、特征長度以及相鄰元素。圖6顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的元素的三個(gè)有序列表，每個(gè)列表分別包 括上下界限用于區(qū)分基礎(chǔ)元素的潛在相鄰元素和非鄰元素。
圖7是實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的計(jì)算機(jī)裝置的主要組件的功能框圖。
具體實(shí)施方式本發(fā)明的具體實(shí)施例將結(jié)合圖1至圖7進(jìn)行說明。然而，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)了解，此處所敘述的具體實(shí)施方式
和附圖僅僅是用于解釋本發(fā)明，本發(fā)明并不僅僅局 限于這些具體實(shí)施方式
。如圖1所示，其顯示作為本發(fā)明一個(gè)示例的一個(gè)網(wǎng)格模型100。所述網(wǎng)格模型100 通常是設(shè)定在一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)(例如，笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)100)中，所述網(wǎng)格模組100包括許多 元素102。每一個(gè)元素與其相鄰元素組成一個(gè)鄰域104。本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的方法和系 統(tǒng)，其能以一種更有效的方式測(cè)定所述鄰域，特別是在顯示非常復(fù)雜結(jié)構(gòu)或物體(例如，汽 車、飛機(jī)或其復(fù)雜元件)的大型網(wǎng)格模型(例如，包含1000000或更多個(gè)元素)中測(cè)定所述 鄰域。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖2A至圖2B顯示本發(fā)明測(cè)定一個(gè)網(wǎng)格模型中基礎(chǔ)元 素的一列相鄰元素的示例程序200。程序200可以在軟件中實(shí)施，并將在接下來的圖3A至 圖6中進(jìn)一步解釋。所述網(wǎng)格模型及每一元素的鄰域信息用于工程仿真(例如計(jì)算機(jī)輔助 工程分析)中輔助用戶(例如，工程師和科學(xué)家)來改進(jìn)工程結(jié)構(gòu)或產(chǎn)品設(shè)計(jì)(否則數(shù)字 模擬和近似工程結(jié)構(gòu)反應(yīng)幾乎無法實(shí)現(xiàn))。程序200開始于步驟202 接收計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中一件工程產(chǎn)品的定義。所述定義包 括計(jì)算機(jī)輔助工程分析模型，例如，一個(gè)包含許多元素的網(wǎng)格模型(例如顯示工程產(chǎn)品的 有限元網(wǎng)狀物)。接下來，步驟204 計(jì)算每一元素(例如一個(gè)基礎(chǔ)元素)的代表性節(jié)點(diǎn)(例如中心 點(diǎn))的坐標(biāo)。所述代表性節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)可以源自其角落節(jié)點(diǎn)。例如，一個(gè)六面體元素(例如 磚塊元素或固體元素)的中心點(diǎn)的坐標(biāo)可以通過將所有八個(gè)角落節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)取平均值計(jì) 算。在步驟206中，每一元素指定一個(gè)特征長度，所述特征長度可以由用戶定義或者通過自 動(dòng)計(jì)算程序確定。所述自動(dòng)計(jì)算程序包括依據(jù)所述網(wǎng)格模型的特定度量值的一定倍數(shù)/分 數(shù)來計(jì)算所述特征長度，例如所述特征長度為所述網(wǎng)格模型的元素的平均大小，或者為所 述網(wǎng)格模型的總的模型的十分之一等等。在一個(gè)實(shí)施例中，所述計(jì)算程序包括從所述網(wǎng)格 模型的幾何圖形(例如角落節(jié)點(diǎn))計(jì)算平均元素大小或模型大小，然后指定所述平均元素 大小的一定倍數(shù)(例如兩倍)作為所述特征長度。所述特征長度用于為每一元素定義一個(gè) 將潛在相鄰元素和非鄰元素區(qū)分的邊界表面。所述鄰域測(cè)定方法對(duì)于所述網(wǎng)格模型中的每 一元素都是相同的。在步驟208中，建立一個(gè)潛在相鄰元素空間，在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3A所示，所述 潛在相鄰元素空間為一個(gè)立方體，其每條邊等于以所述基礎(chǔ)元素的中心為中點(diǎn)的特征長度 的兩倍。如圖3B所示，所述潛在相鄰元素空間也可以是一個(gè)以所述基礎(chǔ)元素的中心為球 心，以所述特征長度為半徑的球形空間。為了簡化顯示，圖3A和圖3B都以二維圖形顯示。請(qǐng)參閱圖3A所示，其顯示一個(gè)網(wǎng)格模型(顯示為一個(gè)矩形模型并且沒有具體元 素)被一個(gè)矩形314分成兩個(gè)區(qū)域320-322的示意圖。所述矩形314是由一個(gè)以所述基礎(chǔ) 元素310的中心316為中心的立方體空間定義的表面邊界的投影。所述特征長度可以由所 述模型的兩對(duì)距離312a-b和313a-b表示。位于所述矩形314內(nèi)的區(qū)域(例如，所述立方體的截面)為潛在相鄰元素空間322，而位于所述矩形314外的區(qū)域?yàn)榉青徔臻g320。類似地，圖3B顯示一個(gè)網(wǎng)格模型(顯示為矩形模型330并且沒有顯示具體元素) 被一個(gè)圓環(huán)344分成兩個(gè)區(qū)域350-352。所述圓環(huán)344是一個(gè)以所述基礎(chǔ)元素340的中心 346為球心的半徑為342的球形定義的表面邊界。所述半徑342即所述特征長度。位于所 述圓環(huán)344內(nèi)的區(qū)域(例如，所述球形的截面)為潛在相鄰元素空間352，而位于所述圓環(huán) 344外的區(qū)域?yàn)榉青徔臻g350。圖4A-4B進(jìn)一步顯示本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)。在圖4A中，所述基礎(chǔ)元素410和所述特 征長度(例如，邊長的一半)共同定義一個(gè)邊界414。潛在相鄰元素404 (虛線所示)即位 于所述基礎(chǔ)元素周圍的元素。圖4B顯示另外一個(gè)與圖4A類似的實(shí)施例，區(qū)別在于，在圖4B 中由邊界444決定的潛在相鄰元素424 (虛線部分)更多。為了簡化顯示以及更清楚地顯示本發(fā)明，圖3A至圖3B以及圖4A至圖4B都是以 二維圖示顯示。熟悉該領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明圖3A至圖3B以及圖4A至圖 4B所示的實(shí)施例可以延伸至圖5A至圖5B的三維實(shí)施例。圖5A和圖5B顯示的是基礎(chǔ)元 素510 (白色或較亮顏色顯示的模塊)的鄰域的兩個(gè)剖視透視圖?；A(chǔ)元素510具有一個(gè) 中心點(diǎn)(代表性節(jié)點(diǎn))并指定一個(gè)特征長度來建立一個(gè)表面界限514 (例如，一個(gè)由代表性 節(jié)點(diǎn)和特征長度確定的立方體的表面)?；A(chǔ)元素510周圍的元素即相鄰元素520 (黑色顯 示的模塊)。請(qǐng)參閱圖2A所示，程序200移至步驟210，在該步驟中，建立基礎(chǔ)元素的一組潛在 相鄰元素。該步驟可以通過排除中心位于潛在相鄰空間之外的元素，而不需要計(jì)算每一元 素與所述基礎(chǔ)元素的距離。需要指出的是計(jì)算兩個(gè)元素之間的距離就計(jì)算機(jī)資源方面來講 是比較昂貴的。步驟210將在圖2B和接下來的說明中詳細(xì)解釋。接著，在步驟212種，程序200根據(jù)鄰域定義規(guī)則決定所述一組潛在相鄰元素中 的哪一個(gè)元素才是所述基礎(chǔ)元素的真正相鄰元素。在一個(gè)實(shí)施例中，如果一個(gè)元素與所述 基礎(chǔ)元素具有至少一個(gè)共同節(jié)點(diǎn)，則所述元素為所述基礎(chǔ)元素的相鄰元素。在另一個(gè)實(shí)施 例中，如果一個(gè)元素的與所述基礎(chǔ)元素的距離(中心到中心的距離)小于所述特征長度，則 該元素為所述基礎(chǔ)元素的相鄰元素。最后，在步驟214中，可以執(zhí)行計(jì)算機(jī)輔助工程分析使 用所述網(wǎng)格模型和所述預(yù)定鄰域信息(例如每一基礎(chǔ)元素的一列相鄰元素)來模擬結(jié)構(gòu)行 為。工程模擬的結(jié)果(例如，結(jié)構(gòu)行為或反應(yīng))可以幫助用戶在改進(jìn)工程產(chǎn)品或產(chǎn)品設(shè)計(jì) 中做出決定。然后程序200結(jié)束。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，圖2B進(jìn)一步詳細(xì)顯示了本發(fā)明程序200的步驟210。在步驟 210a中，通過在所述坐標(biāo)系的每一維坐標(biāo)中對(duì)所述元素進(jìn)行分類，創(chuàng)建所述網(wǎng)格模型的所 有元素的有序列表。圖6中顯示了三維坐標(biāo)系(例如，笛卡爾坐標(biāo)系)中各軸(例如χ軸、 y軸和ζ軸)中的三個(gè)示例列表610a-610c。每一個(gè)列表610a、610b或610c分別包括兩 欄，分別為元素代碼611a,611b,611c和在χ、y、ζ各軸的坐標(biāo)612a、612b、612c。所述列表 610a.610b.610c可以是所述坐標(biāo)的升序排列，也可以是所述坐標(biāo)的降序排列。每一坐標(biāo)的 上邊界622a、622b、622c和下邊界621a、621b、621c可以從所述基礎(chǔ)元素的代表性節(jié)點(diǎn)和指 定的特征長度決定，即步驟210b。例如，所述χ軸的上邊界可以通過在所述基礎(chǔ)元素的代表 性節(jié)點(diǎn)的χ軸坐標(biāo)增加一個(gè)特征長度來計(jì)算，而下邊界則是在代表性節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)上減去所 述特征長度。
一旦上下邊界確定并且所述有序列表建立之后，程序200可以通過步驟2IOc中的 直接前向搜索和比較坐標(biāo)來確定一個(gè)元素是否位于所述潛在相鄰空間(例如，在上下邊界 之間)內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所有三個(gè)有序列表610a、610b、610c進(jìn)行雙段檢索。這樣不 需要去進(jìn)行距離計(jì)算，因?yàn)榫嚯x計(jì)算要求大量的計(jì)算機(jī)資源，特別是在處理巨大網(wǎng)格模型 時(shí)。最后的步驟210d是通過只將在三個(gè)維度上都位于上下界限之內(nèi)的元素歸為潛在相鄰 元素，來創(chuàng)建一組潛在相鄰元素。為有效地完成步驟210d，可使用雙段檢索來判斷每一個(gè)元 素是否位于所述潛在相鄰空間內(nèi)。需要指出的是，對(duì)于一個(gè)有序模型，例如預(yù)分類或有序排列的一列元素，雙段檢索 是最有效的檢索方案之一。當(dāng)然，也可以使用其它技術(shù)來提高效率。例如，創(chuàng)建一組與所述 元素具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的指示器。在一個(gè)實(shí)施例中，所述一組指示器初始為0，當(dāng)根據(jù)三維 中的其中一個(gè)維度確定相應(yīng)的元素是位于所述潛在區(qū)域時(shí)，增加一個(gè)特定的指示器。最后， 對(duì)于三維案例來講，潛在相鄰元素即那些各自指示器等于三的元素。在另一個(gè)實(shí)施例中，所 述指示器也可預(yù)設(shè)為其它值，然后執(zhí)行與前述增加和判斷相同的步驟，效果相同。根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明是直接針對(duì)一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)前述功能的電腦系統(tǒng)。 所述電腦系統(tǒng)700的一個(gè)實(shí)施例如圖7所示，所述電腦系統(tǒng)700包括一個(gè)或多個(gè)處理器，例 如處理器704。所述處理器704連接于一個(gè)電腦系統(tǒng)內(nèi)部通訊總線702。所述電腦系統(tǒng)中 有各種軟件。根據(jù)本說明書的說明，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠很容易地知道，如何在其它 電腦系統(tǒng)和/或計(jì)算機(jī)體系中實(shí)施本發(fā)明。所述電腦系統(tǒng)700包括一個(gè)主存儲(chǔ)器708，較佳的是隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)，也可以包 括一個(gè)第二存儲(chǔ)器710。所述第二存儲(chǔ)器可以包括一個(gè)或多個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)712和/或一個(gè)或 多個(gè)移動(dòng)存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)714，代表性的有軟盤驅(qū)動(dòng)、磁帶驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)器等。所述移動(dòng)存儲(chǔ)驅(qū) 動(dòng)714以現(xiàn)有的大家熟知的方式從所述移動(dòng)存儲(chǔ)單元718讀取或者寫入數(shù)據(jù)。移動(dòng)存儲(chǔ)單 元718，代表性的有硬盤、磁帶、光盤等，其由前述移動(dòng)存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)714讀取或者寫入。應(yīng)當(dāng)意 識(shí)到，所述移動(dòng)存儲(chǔ)單元718包括存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)軟件或者數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)媒體。在一個(gè)可選擇的實(shí)施例中，第二存儲(chǔ)器710可以包括其它類似的方式允許計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)載入計(jì)算機(jī)程序或其它指令。這些方式可以包括，例如移動(dòng)存儲(chǔ)單元722和界面720。 這種方式的例子可以包括一個(gè)程序卡以及卡套界面(例如視頻游戲裝置中見到的界面)， 可移動(dòng)存儲(chǔ)芯片(例如可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、通用串行總線(USB)閃存、或可編 程只讀存儲(chǔ)器)及其插座，其他可移動(dòng)存儲(chǔ)單元722和界面720允許軟件和數(shù)據(jù)從所述移 動(dòng)存儲(chǔ)單元722傳送至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)700。通常，電腦系統(tǒng)700是由操作系統(tǒng)軟件控制和協(xié) 調(diào)，所述操作系統(tǒng)軟件執(zhí)行例如程度調(diào)度、內(nèi)存管理、網(wǎng)絡(luò)和I/O服務(wù)等。還可以有一個(gè)連接至總線702的通訊界面724。通訊界面724允許軟件和數(shù)據(jù)在 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)700和外設(shè)之間轉(zhuǎn)移。通訊界面724例如可以是調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)絡(luò)界面(例如 以太網(wǎng)卡)、通訊埠口、PCMCIA插槽和卡等。所述計(jì)算機(jī)700與其它計(jì)算裝置通過基于一組特定規(guī)則(例如，一個(gè)協(xié)議)的數(shù) 據(jù)網(wǎng)通信。其中一個(gè)通用協(xié)議為用于互聯(lián)網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議。一般來講，通訊界面724管理 對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)文件打包成較小的通過數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸?shù)姆獍?，或者將接收到的封包解壓縮成原始 數(shù)據(jù)文件。此外，通訊界面724處理每一封包的部分地址，這樣其可以到達(dá)正確的目的地或 者為所述計(jì)算機(jī)700截取指定的封包。
在本說明書中，所述“計(jì)算機(jī)程序媒介”以及“計(jì)算機(jī)可記錄存儲(chǔ)媒介”通常用于 指例如移動(dòng)存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)714之類的媒體，和/或安裝于硬盤驅(qū)動(dòng)712中的硬盤。這些計(jì)算機(jī) 程序產(chǎn)品是向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供軟件的方式。本發(fā)明就是針對(duì)這些計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)700也可以包括輸入/輸出(I/O)界面730，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)700通過 所述輸入/輸出界面730訪問顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)、掃描儀、繪圖儀等。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是通過軟件實(shí)施，所述軟件可以儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品 中，并通過可移動(dòng)存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)714、硬驅(qū)動(dòng)712或通訊界面724導(dǎo)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)700。當(dāng)所述 處理器704執(zhí)行所述應(yīng)用模塊706時(shí)，所述處理器704即執(zhí)行本發(fā)明的功能。 所述主存儲(chǔ)器708可裝載一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用模塊706，所述應(yīng)用模塊706可以在用戶 通過I/O端口界面730輸入或沒輸入的情況下，被一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行來完成期望的任 務(wù)。在操作中，當(dāng)至少一個(gè)處理器704執(zhí)行其中一個(gè)應(yīng)用模塊706時(shí)，所述結(jié)果被計(jì)算和儲(chǔ) 存于所述第二存儲(chǔ)器710 (例如硬盤驅(qū)動(dòng)712)內(nèi)。CAE分析或拓?fù)鋬?yōu)化的狀態(tài)(例如幾列 相鄰元素可以顯示在一個(gè)表中，潛在相鄰元素和非鄰元素可以用不同顏色顯示，一個(gè)網(wǎng)格 模型可以用任何期望的角度顯示等)通過I/O界面730以文本或圖形的形式報(bào)告給用戶。雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行了說明，但這些實(shí)施例僅僅是用于對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行示意性說明，本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。本發(fā)明詳細(xì)介紹具體實(shí)施例的各種變化 和修改可以對(duì)本熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員帶來啟發(fā)。例如，本發(fā)明的實(shí)施例中所舉的例子為 固體六面體，在其他實(shí)施例中也可以使用其他類型的有限元(例如，四面體元素、二維元素 等)。此外，前述說明中用三個(gè)有序列表用于定義潛在相鄰空間，對(duì)于二維網(wǎng)格，可以使用兩 個(gè)有序列表來定義潛在相鄰空間。進(jìn)一步地，前述說明中顯示了用特征長度來定義一個(gè)立 方體空間的邊長，在其他實(shí)施例中可以使用其他數(shù)量的其他幾何形狀或物體，例如以一個(gè) 球形的半徑作為特征長度。最后，前述說明中以一個(gè)元素的中心作為代表性節(jié)點(diǎn)來決定相 鄰區(qū)域，在其他實(shí)施例中也可以使用該元素的其他節(jié)點(diǎn)，例如任何一個(gè)角落節(jié)點(diǎn)。上述說明已經(jīng)充分揭露了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。但本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也 并不僅僅局限于前述具體實(shí)施方式
。需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的具 體實(shí)施方式所做的任何改動(dòng)均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍。
權(quán)利要求
一種確定網(wǎng)格模型中一個(gè)元素的相鄰一列元素的方法，所述方法可用于計(jì)算機(jī)輔助工程分析中用于輔助用戶提高工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)，所述方法包括在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，接收一個(gè)具有多個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)格模型，所述節(jié)點(diǎn)由多個(gè)元素相互連接；在所述多個(gè)元素中指定一個(gè)元素作為基礎(chǔ)元素；為所述基礎(chǔ)元素定義一個(gè)包含潛在相鄰元素的區(qū)域，其中所述區(qū)域包括一個(gè)空間，所述空間由每一維度上的上限和下限共同定義，其中每一維度的上限和下限與以所述基礎(chǔ)元素的一個(gè)代表性節(jié)點(diǎn)為中心的一個(gè)特征長度有關(guān)；創(chuàng)建一組所述基礎(chǔ)元素的潛在相鄰元素，所述潛在相鄰元素包括前述區(qū)域內(nèi)的元素；從前述組潛在相鄰元素中決定一列相鄰元素，所述相鄰元素只包括符合預(yù)定相鄰定義的元素，所述基礎(chǔ)元素的所述列相鄰元素用于與計(jì)算機(jī)輔助工程分析中的所述網(wǎng)格模型共同輔助用戶提高工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述特征長度是由所述用戶指定的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述特征長度被預(yù)先估算為所述網(wǎng)格模型的一個(gè)具 體指標(biāo)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述具體指標(biāo)為所述網(wǎng)格模型的所有元素的平均尺 寸的一定倍數(shù)。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述具體指標(biāo)為所述網(wǎng)格模型尺寸的十分之一。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，前述為所述基礎(chǔ)元件定義潛在相鄰元素區(qū)域的步驟進(jìn)一 步包括為所述基礎(chǔ)元素指定所述特征長度，其中所述特征長度是由所述用戶定義并用于建 立前述潛在相鄰元素區(qū)域。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中前述基礎(chǔ)元素包括許多角落節(jié)點(diǎn)，所述代表性節(jié)點(diǎn) 即源自所述角落節(jié)點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述代表性節(jié)點(diǎn)是由在所述空間測(cè)量的一組坐標(biāo)定 義的。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述每一維度的上限和下限是通過自所述代表性節(jié) 點(diǎn)的代表性坐標(biāo)加上或減去所述特征長度來定義的。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，前述創(chuàng)建一組潛在相鄰元素的步驟進(jìn)一步包括將所述 元素分類整理至多個(gè)有序列表中，每一個(gè)有序列表對(duì)應(yīng)一個(gè)所述空間的尺寸，并定位與所 述有序列表中上限和下限對(duì)應(yīng)的特定元素，來決定潛在相鄰元素和非鄰元素之間的界限。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述定位與所述上限和下限對(duì)應(yīng)的特定元素的步 驟，不需要計(jì)算所述基礎(chǔ)元素和每一有序列表中的一特定元素的距離。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預(yù)定的相鄰定義包括所述基礎(chǔ)元素的代表性 節(jié)點(diǎn)與每一相鄰元素的代表性節(jié)點(diǎn)之間的距離不超過所述特征長度。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述代表性節(jié)點(diǎn)為所述基礎(chǔ)元素的矩心。
14.一種決定網(wǎng)格模型中一個(gè)元素的一列相鄰元素的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于計(jì)算機(jī)輔助 工程分析中輔助用于提高工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)，所述系統(tǒng)包括一個(gè)主存儲(chǔ)器，用于為一個(gè)應(yīng)用模塊存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可讀代碼；至少一個(gè)處理器，連接于所述主存儲(chǔ)器，所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行所述所述主存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)可讀代碼，使所述應(yīng)用模塊通過下述方式執(zhí)行操作在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，接收一個(gè)具有由多個(gè)元素連接的許多節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)格模型； 指定其中一個(gè)所述元素作為基礎(chǔ)元素；為所述基礎(chǔ)元素定義一個(gè)包含潛在相鄰元素的區(qū)域，其中所述區(qū)域包括由空間的每一 尺寸的各組上限和下限定義的一個(gè)空間，其中每組上限和下限與以所述基礎(chǔ)元素的代表性 節(jié)點(diǎn)為中心的特征長度有關(guān)；創(chuàng)建一組所述基礎(chǔ)元素的潛在相鄰元素，所述潛在相鄰元素包括前述區(qū)域內(nèi)的元素； 從前述組潛在相鄰元素中決定一列相鄰元素，所述相鄰元素只包括符合預(yù)定相鄰定義 的元素，所述基礎(chǔ)元素的所述列相鄰元素用于與計(jì)算機(jī)輔助工程分析中的所述網(wǎng)格模型共 同輔助用戶提高工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
15. 一種計(jì)算機(jī)可記錄存儲(chǔ)媒體，其包含控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)決定網(wǎng)格模型中的一個(gè)元素 的一列相鄰元素的指令，所述指令用于計(jì)算機(jī)輔助工程分析中來輔助用戶提高工程產(chǎn)品設(shè) 計(jì)，其采用一種方法，所述方法包括在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，接收一個(gè)具有由多個(gè)元素連接的許多節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)格模型； 指定其中一個(gè)所述元素作為基礎(chǔ)元素；為所述基礎(chǔ)元素定義一個(gè)包含潛在相鄰元素的區(qū)域，其中所述區(qū)域包括由所述空間的 每一尺寸的各組上限和下限定義的一個(gè)空間，其中每組上限和下限與以所述基礎(chǔ)元素的代 表性節(jié)點(diǎn)為中心的特征長度有關(guān)；創(chuàng)建一組所述基礎(chǔ)元素的潛在相鄰元素，所述潛在相鄰元素包括前述區(qū)域內(nèi)的元素； 從前述組潛在相鄰元素中決定一列相鄰元素，所述相鄰元素只包括符合預(yù)定相鄰定義 的元素，所述基礎(chǔ)元素的所述列相鄰元素用于與計(jì)算機(jī)輔助工程分析中的所述網(wǎng)格模型共 同輔助用戶提高工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及經(jīng)過改進(jìn)的用于計(jì)算機(jī)輔助工程分析中的鄰域測(cè)定的方法和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，首先為顯示一個(gè)結(jié)構(gòu)或工程產(chǎn)品的網(wǎng)格模型的基礎(chǔ)元素創(chuàng)建一列相鄰元素，使用所述基礎(chǔ)元素的角落節(jié)點(diǎn)計(jì)算所述基礎(chǔ)元素的代表節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。為所述基礎(chǔ)元素指定一個(gè)特定長度。所述特定長度可以由所述計(jì)算輔助分析的用戶決定，或者通過使用所述基礎(chǔ)元素的幾何圖形計(jì)算。所述特定長度和代表節(jié)點(diǎn)共同定義一個(gè)將所述網(wǎng)格模型中的元素分成兩組的表面邊界。所述第一組包括潛在相鄰元素，而第二組包括非鄰元素。使用傳統(tǒng)程序僅對(duì)第一組的元素進(jìn)一步地執(zhí)行操作，根據(jù)現(xiàn)有的其中一個(gè)鄰域測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，來決定每一元素是否是真正的相鄰元素。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101937478SQ20101017407
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月1日
發(fā)明者圖沙爾·戈埃爾 申請(qǐng)人:利弗莫爾軟件科技公司