一種用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種力學(xué)計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證技術(shù)，具體涉及一種用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法。該方法將各種結(jié)果轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一單位下的結(jié)果，并用曲線的形式進(jìn)行比較。繪制曲線時，對每組結(jié)果使用一種顏色，并且將各組結(jié)果都按照一個可以比較的系數(shù)縮放到一個相同的比例尺下。用不同顏色代表不同組的結(jié)果曲線，在一起繪出多組相同縮放系數(shù)的結(jié)果曲線。本發(fā)明對計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證非常高效，可以立刻得到多組結(jié)果的宏觀計(jì)算結(jié)果差異，可以立刻判斷出計(jì)算結(jié)果是否一致。
【專利說明】一種用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種力學(xué)計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證技術(shù)，具體涉及一種用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往國際上的各個力學(xué)計(jì)算程序開發(fā)時，在進(jìn)行計(jì)算前均已知應(yīng)該得到的結(jié)果是多少。在完成程序開發(fā)后，將自己得到的結(jié)果與目標(biāo)結(jié)果進(jìn)行比較，以確認(rèn)程序的正確性。
[0003]這個工作一般都是用表格形式給出的，其中包括目標(biāo)結(jié)果，以及實(shí)際計(jì)算的結(jié)果。由此表格的比較以得到計(jì)算結(jié)果正確與否的結(jié)論。實(shí)際驗(yàn)證報(bào)告中還會有誤差分析等內(nèi)容。對于力學(xué)計(jì)算結(jié)果內(nèi)容各不相同，如有位移，其輸出單位是長度單位，如米；對于力，其單位可以是牛頓；還有應(yīng)力等等。由于單位制的原因，還由于不同程序的結(jié)果輸出順序不同，對計(jì)算一個題目的多個程序計(jì)算結(jié)果的比較還要對不同程序的輸出內(nèi)容按照一個相同的順序進(jìn)行重新排序，只有這樣，才可以對結(jié)果進(jìn)行有效的比較。
[0004]用表格形式給出的比較分析，不容易很快得到計(jì)算結(jié)果的一致與否，也不易得到宏觀的結(jié)果差距概念。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，將用多個程序計(jì)算一個題目的各組結(jié)果轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一單位下的結(jié)果，并用曲線的形式進(jìn)行比較，得到多組結(jié)果的宏觀計(jì)算結(jié)果差異，實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果的高效驗(yàn)證。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，包括如下步驟:
[0007](I)針對各個計(jì)算程序的計(jì)算內(nèi)容，對計(jì)算結(jié)果的輸出順序進(jìn)行統(tǒng)一；
[0008](2)確定進(jìn)行比較所要求的坐標(biāo)方向和結(jié)果單位制，將各個計(jì)算程序的計(jì)算結(jié)果向此坐標(biāo)方向和單位制上進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時得到各計(jì)算結(jié)果中的每個節(jié)點(diǎn)的變量個數(shù)ndc ；
[0009](3)對步驟(2)得到的各組轉(zhuǎn)換過的結(jié)果進(jìn)行分析，找出各組結(jié)果中的最大值maxi,最小值mini,確定所有組中結(jié)果的最大取值范圍rang,以及各組結(jié)果中的最大節(jié)點(diǎn)個數(shù)Nmaxi，計(jì)算得到所有組中結(jié)果的最大點(diǎn)數(shù)Nd ；
[0010](4)在直角坐標(biāo)系下，確定需要繪制的曲線的繪制范圍，求出繪制結(jié)果點(diǎn)的比例系數(shù) fact ；
[0011](5)在直角坐標(biāo)系下，選定一個與每組結(jié)果對應(yīng)的顏色繪制結(jié)果曲線，對每個節(jié)點(diǎn)的結(jié)果按照垂直方向值考慮步驟(4)求出的比例系數(shù)fact進(jìn)行縮放處理，水平方向上用該節(jié)點(diǎn)的分量數(shù)k、該節(jié)點(diǎn)數(shù)Nj和節(jié)點(diǎn)的變量個數(shù)ndc和步長dx計(jì)算具體位置，繪制曲線；一組的一種計(jì)算結(jié)果曲線繪制完成后，再開始用另外一種設(shè)定的顏色，用同樣的方法繪制另一組結(jié)果對應(yīng)計(jì)算結(jié)果曲線，實(shí)現(xiàn)各組曲線的差異比較。
[0012]進(jìn)一步，如上所述的用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，步驟(2)中將繪曲線圖坐標(biāo)的水平方向設(shè)定為計(jì)算結(jié)果各節(jié)點(diǎn)的每個變量位置，將繪圖坐標(biāo)的垂直方向設(shè)定為計(jì)算結(jié)果的大小；計(jì)算結(jié)果要在相同單位下表示，如位移用米，力用牛頓，力矩用牛頓米，不是這些單位的計(jì)算結(jié)果要全部轉(zhuǎn)換到這些單位下
[0013]進(jìn)一步，如上所述的用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，步驟(3)中所述的所有組中結(jié)果的最大取值范圍rang=max (rangi), rangi是指各組計(jì)算結(jié)果的取值范圍，rangi=max1-mini,其中，i 代表組數(shù)；
[0014]所述的所有組中結(jié)果的最大點(diǎn)數(shù)Nd=max (Nmaxi) *ndc。
[0015]更進(jìn)一步，如上所述的用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，步驟(2)中，對于位移的計(jì)算結(jié)果，所述的每個節(jié)點(diǎn)變量個數(shù)ndc的取值為3 ;對于單元內(nèi)力的計(jì)算結(jié)果，所述的每個節(jié)點(diǎn)變量個數(shù)ndc的取值為6。
[0016]更進(jìn)一步，如上所述的用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，步驟(4)中所述的比例系數(shù)fact=(垂直繪制范圍)/rang。
[0017]更進(jìn)一步，如上所述的用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，步驟(5)中所述的步長dx=(水平繪制范圍)/Nd。
[0018]更進(jìn)一步，如上所述的用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，步驟(5)中每個節(jié)點(diǎn)的結(jié)果縮放到垂直方向的值y=(rj-mini) X fact,其中，rj為縮放前該節(jié)點(diǎn)的計(jì)算值。
[0019]更進(jìn)一步，如上所述的用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，步驟(5)中每個節(jié)點(diǎn)的結(jié)果水平方向的具體位置值X= (k+(Nj-1) Xndc) Xdx，其中，k的取值為I?ndc的整數(shù)。
[0020]本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明所提供的方法對于多個計(jì)算結(jié)果的比較，比較的內(nèi)容不再是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)表格，而是用不同顏色的曲線形式表示的不同組的計(jì)算結(jié)果，將不同組的結(jié)果繪制在一起，由此，對結(jié)果的驗(yàn)證將非常高效，可以立刻得到多組結(jié)果的宏觀計(jì)算結(jié)果差異，可以立刻判斷出計(jì)算結(jié)果是否一致。此方法可以編制成計(jì)算機(jī)程序，使用將更加方便，不易出錯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的整體處理流程示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明找出需要比較的結(jié)果范圍求得繪制曲線范圍的方法流程示意圖；
[0023]圖3為用不同顏色繪制不同組的結(jié)果曲線方法流程示意圖；
[0024]圖4為一個4個程序單元內(nèi)力計(jì)算結(jié)果的比較曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0026]本發(fā)明涉及一種力學(xué)計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證時的技術(shù)方法。在實(shí)際工程中很多計(jì)算程序的開發(fā)成果的驗(yàn)證，都要進(jìn)行大量的驗(yàn)證題目的計(jì)算。對計(jì)算結(jié)果的比較驗(yàn)證可以有各種方法，目前驗(yàn)證結(jié)果都是用表格形式給出，表格中包括預(yù)計(jì)應(yīng)該得到的結(jié)果，或稱標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果，和實(shí)際計(jì)算得到的結(jié)果，用這兩個結(jié)果分析新研制程序的正確性，另外驗(yàn)證時還會包括對結(jié)果和誤差的分析。
[0027]本發(fā)明是在對各種管道計(jì)算的工作過程深入研究后，從力學(xué)專業(yè)的視點(diǎn)出發(fā)，按照計(jì)算結(jié)果的抽象的大小進(jìn)行比較，不再直接對各種計(jì)算結(jié)果的實(shí)際物理意義進(jìn)行比較，只將針對同一題目使用不同程序計(jì)算的各組結(jié)果轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一單位下的結(jié)果，并用曲線的形式進(jìn)行比較。繪制曲線時，對每組結(jié)果使用一種顏色，并且將各組結(jié)果都按照一個可以比較的系數(shù)縮放到一個相同的比例尺下。用不同顏色代表不同組的結(jié)果曲線，在一起繪出多組相同縮放系數(shù)的結(jié)果曲線。
[0028]本發(fā)明的技術(shù)方案以繪圖范圍為確定長度，如單位I。把計(jì)算結(jié)果均轉(zhuǎn)換為該范圍內(nèi)的點(diǎn)，尤其是對于動態(tài)計(jì)算得到的振型，因其結(jié)果都是根據(jù)各自的要求，歸一化為不同的結(jié)果，有的按質(zhì)量規(guī)一，有的按剛度歸一。對振型的比較有些困難，因?yàn)檎裥徒Y(jié)果都是相對變形，各個點(diǎn)的變形只是一個相對變形，沒有具體的大小。為此本發(fā)明將各個振型結(jié)果按照單位I歸一化，因此不同的計(jì)算結(jié)果就有了可比性。
[0029]對于其他各種不同比較結(jié)果內(nèi)容，需要向一個確定的單位制轉(zhuǎn)換，以用相同的單位制進(jìn)行比較。還有對不同的計(jì)算內(nèi)容，還要確定每個節(jié)點(diǎn)結(jié)果的變量個數(shù)。
[0030]本發(fā)明用于多組計(jì)算結(jié)果的分析判別，首先要得到多組計(jì)算結(jié)果，再確定一繪圖范圍，以把不同組結(jié)果在此范圍內(nèi)用曲線繪制出來，例如繪圖范圍在(0，0)到(1，1)，或其它任何范圍值。
[0031]在開始計(jì)算前要有個正確的規(guī)劃，以使得計(jì)算結(jié)果有個一致的輸出順序。然后再讀取所有組結(jié)果中的需要比較的內(nèi)容，找出內(nèi)容中的結(jié)果范圍，即結(jié)果中的最大值和最小值。接下來求出該值最大范圍，并用最大范圍求出各節(jié)點(diǎn)結(jié)果在繪圖區(qū)域內(nèi)的縮放系數(shù)。在得到最大、最小值的同時也得到所有組中最多的結(jié)果點(diǎn)數(shù)。
[0032]這里將得到四個重要數(shù)據(jù)，它們首先是此類結(jié)果中一個節(jié)點(diǎn)的變量個數(shù)ndc，然后是最多節(jié)點(diǎn)數(shù)和最大范圍，以及由最大范圍求出的一個唯一的縮放系數(shù)。然后由確定的繪圖范圍，例如從(0，0)到(1.0，1.0)的矩形區(qū)間上繪制曲線圖。繪圖時可以把水平方向按點(diǎn)號考慮，把計(jì)算結(jié)果在垂直方向上考慮，這樣得到的每個節(jié)點(diǎn)各個變量的位置用直接線連接起來，就得到了一組所有計(jì)算結(jié)果曲線。然后對另外組的結(jié)果用不同顏色來表示，用同樣方法繪制結(jié)果曲線。不同程序中的結(jié)果差別立刻就可以看到。
[0033]如圖1所示，本方法的具體實(shí)施步驟如下:
[0034]步驟一
[0035]首先對所有計(jì)算程序的計(jì)算內(nèi)容作順序的統(tǒng)一性要求。例如使用統(tǒng)一的模型輸入順序，以得到可以比較的相同順序的計(jì)算結(jié)果。
[0036]步驟二
[0037]確定一個標(biāo)準(zhǔn)的輸出單位制(如位移用米，力用牛頓，力矩用牛頓米)，和統(tǒng)一的輸出坐標(biāo)方向，以及該計(jì)算內(nèi)容一個節(jié)點(diǎn)的變量個數(shù)ndc,對于位移的計(jì)算結(jié)果，ndc的取值為3 ;對于單元內(nèi)力的計(jì)算結(jié)果，ndc的取值為6。然后把各計(jì)算程序中的對應(yīng)計(jì)算結(jié)果都向確定的標(biāo)準(zhǔn)單位制和坐標(biāo)方向上轉(zhuǎn)換。這樣就將得到一系列的，統(tǒng)一的可比較計(jì)算結(jié)果。繪曲線圖坐標(biāo)的水平方向設(shè)定為計(jì)算結(jié)果各節(jié)點(diǎn)的每個變量位置，將繪圖坐標(biāo)的垂直方向設(shè)定為計(jì)算結(jié)果的大小。
[0038]步驟三
[0039]對步驟二得到的各組轉(zhuǎn)換過的結(jié)果分析處理，如圖2所示，找出各個程序計(jì)算結(jié)果中的最大maxi和最小值mini,求出每個程序的結(jié)果的取值范圍rangi=max1-mini,并針對每組計(jì)算結(jié)果找出最大節(jié)點(diǎn)數(shù)Nmaxi。其中，i代表組數(shù)。
[0040]求出所有組中的結(jié)果最大取值范圍rang=max (rangi),得到所有結(jié)果組中最大的點(diǎn)數(shù)Nd=max (Nmaxi) *ndc。這里要注意的是這些節(jié)點(diǎn)包括每個分量的點(diǎn)數(shù),如對于節(jié)點(diǎn)位移，一個點(diǎn)可以取3個自由度，那么，此處說的最大點(diǎn)數(shù)將是節(jié)點(diǎn)數(shù)乘以3。對于振型位移ndc=3,對于內(nèi)力ndc=6,這與計(jì)算結(jié)果的類型和計(jì)算者主要關(guān)心的內(nèi)容有關(guān)。
[0041]步驟四
[0042]在直角坐標(biāo)上，確定需要繪制的曲線范圍，例如規(guī)定將在屏幕上下左右范圍各為I的區(qū)間內(nèi)繪制曲線。由此可以求出繪制結(jié)果點(diǎn)的比例系數(shù)fact=l.Ο/rang。如將水平屏幕尺寸也定為了 I，可對水平坐標(biāo)確定每個點(diǎn)對應(yīng)的步長dx=l.0/Nd。
[0043]步驟五
[0044]接下來，再在直角坐標(biāo)系下，選定一個與每組結(jié)果對應(yīng)的顏色繪制結(jié)果曲線，如圖3所示，對每個節(jié)點(diǎn)各個變量的結(jié)果按照垂直方向值考慮步驟四求出的fact進(jìn)行縮放處理，此組中各個結(jié)果，例如j點(diǎn)結(jié)果，rj為縮放前該節(jié)點(diǎn)的計(jì)算值，rj縮放到垂直方向上的值y=(rj_mini) Xfact ;水平方向上用該節(jié)點(diǎn)的分量數(shù)k、該節(jié)點(diǎn)數(shù)Nj和每個節(jié)點(diǎn)的變量個數(shù)ndc和步長dx計(jì)算具體位置,水平方向上的值x=(k+(Nj_l) Xndc) Xdx,其中，k的取值為I?ndc的整數(shù)，按照(x，y)繪制曲線。一組的一種計(jì)算結(jié)果繪制曲線完成后，再開始用另外一種設(shè)定的顏色，用同樣的方法繪制另一組結(jié)果對應(yīng)計(jì)算結(jié)果曲線。
[0045]將所有組該類計(jì)算結(jié)果，全部用不同的顏色繪制完成后，由這些曲線可以清楚地看到這些計(jì)算結(jié)果的比較和差異情況。圖4表現(xiàn)了一個實(shí)際的用4個程序分別計(jì)算單元內(nèi)力的計(jì)算結(jié)果的比較曲線例子。
[0046]本發(fā)明的比較內(nèi)容不再是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)表格，而是用不同顏色的曲線形式表示的不同組的計(jì)算結(jié)果，將不同組的結(jié)果繪制在一起，由此，對結(jié)果的驗(yàn)證將非常高效，可以立刻得到多組結(jié)果的宏觀計(jì)算結(jié)果差異，可以立刻判斷出計(jì)算結(jié)果是否一致。
[0047]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，包括如下步驟: (1)針對各個計(jì)算程序的計(jì)算內(nèi)容，對計(jì)算結(jié)果的輸出順序進(jìn)行統(tǒng)一； (2)確定進(jìn)行比較所要求的坐標(biāo)方向和結(jié)果單位制，將各個計(jì)算程序的計(jì)算結(jié)果向此坐標(biāo)方向和單位制上進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時得到各計(jì)算結(jié)果中的每個節(jié)點(diǎn)的變量個數(shù)ndc ； (3)對步驟(2)得到的各組轉(zhuǎn)換過的結(jié)果進(jìn)行分析，找出各組結(jié)果中的最大值maxi，最小值mini，確定所有組中結(jié)果的最大取值范圍rang，以及各組結(jié)果中的最大節(jié)點(diǎn)個數(shù)Nmaxi，計(jì)算得到所有組中結(jié)果的最大點(diǎn)數(shù)Nd ； (4)在直角坐標(biāo)系下，確定需要繪制的曲線的繪制范圍，求出繪制結(jié)果點(diǎn)的比例系數(shù)fact ； (5)在直角坐標(biāo)系下，選定一個與每組結(jié)果對應(yīng)的顏色繪制結(jié)果曲線，對每個節(jié)點(diǎn)的結(jié)果按照垂直方向值考慮步驟(4)求出的比例系數(shù)fact進(jìn)行縮放處理，水平方向上用該節(jié)點(diǎn)的分量數(shù)k、該節(jié)點(diǎn)數(shù)Nj和每個節(jié)點(diǎn)的變量個數(shù)ndc和步長dx計(jì)算具體位置，繪制曲線；一組的一種計(jì)算結(jié)果曲線繪制完成后，再開始用另外一種設(shè)定的顏色，用同樣的方法繪制另一組結(jié)果對應(yīng)計(jì)算結(jié)果曲線，實(shí)現(xiàn)各組曲線的差異比較。
2.如權(quán)利要求1所述的用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，其特征在于:步驟(2)中將坐標(biāo)的水平方向設(shè)定為計(jì)算結(jié)果各節(jié)點(diǎn)的每個變量位置，將坐標(biāo)的垂直方向設(shè)定為計(jì)算結(jié)果的大小。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，其特征在于:步驟(3)中所述的所有組中結(jié)果的最大取值范圍rang=max (rangi), rangi是指各組計(jì)算結(jié)果的最大取值范圍，rangi=max1-mini,其中，i代表組數(shù)； 所述的所有組中結(jié)果的最大點(diǎn)個數(shù)Nd=max (Nmaxi) *ndc。
4.如權(quán)利要求3所述的用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，其特征在于:步驟(2)中，對于位移的計(jì)算結(jié)果，所述的每個節(jié)點(diǎn)變量個數(shù)ndc的取值為3 ;對于單元內(nèi)力的計(jì)算結(jié)果，所述的每個節(jié)點(diǎn)變量個數(shù)ndc的取值為6。
5.如權(quán)利要求3所述的用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，其特征在于:步驟(4)中所述的比例系數(shù)fact=(垂直繪制范圍)/rangο
6.如權(quán)利要求3所述的用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，其特征在于:步驟(5)中所述的步長dx=(水平繪制范圍)/Nd。
7.如權(quán)利要求5所述的用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，其特征在于:步驟(5)中每個節(jié)點(diǎn)的結(jié)果縮放到垂直方向的值y=(rj-mini) Xfact,其中，rj為縮放前該節(jié)點(diǎn)的計(jì)算值。
8.如權(quán)利要求6所述的用于各種大量力學(xué)計(jì)算結(jié)果的比較方法，其特征在于:步驟(5)中每個節(jié)點(diǎn)的結(jié)果水平方向的具體位置值X= (k+(Nj-1) Xndc) Xdx，其中，k的取值為I?ndc的整數(shù)。
【文檔編號】G06F17/50GK103473413SQ201310411945
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】劉樹斌 申請人:中國核電工程有限公司