一种统一CAE数据模型及集成方法与流程

本发明涉及数据模型构造领域，具体涉及一种统一CAE数据模型及集成方法。

背景技术：

CAE领域涉及的数据模型种类繁多，大体分为四类：导入的CAD模型、CAD模型经过网格划分后得到的网格模型、在网格模型基础上进行求解设置的求解输入模型以及求解后得到的求解输出模型。

以上每一类模型都有很多种格式，这些格式互不统一，千差万别。当然也是历史原因造成的，CAE涉及的领域太多了，静力、动力、线性、非线性、流体分析、电磁、噪声、多物理场等等，很难做到一家独大，即便在相同的领域，往往也有很多家公司同时在竞争。

目前来看，CAE领域有两种发展趋势，一种是往专业化、行业化发展；一种是平台化，提供通用统一的工具能进行各类领域的CAE仿真计算。专业化的大型CAE软件国内已经落后国外很多，国内CAE市场几乎被国外软件所垄断。目前EasyCAE是国内首家SAAS版的CAE仿真工具，通过在web平台集成各类优秀的开源CAE求解器来与国外优秀CAE产品抗衡。

平台化的战略需要有统一的CAE数据模型做支撑，如果只是兼容市场上已有的模型结构，必然还是被别人牵着鼻子走。另外，在web仿真平台下，如果有统一的CAE数据模型支撑，将非常方便的实现CAE工程师们进行模型数据的共享和协作，而不是传统模式下基于大文件的方式进行共享，因为文件的细节内容不适合进行搜索和查询，也很不方便进行拆分。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足和缺陷，本发明提供了一种统一CAE数据模型及集成方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供了一种统一CAE数据模型的集成方法，包括：

S1、获取CAE数据处理过程中产生的各类数据文件；

S2、采用统一的数据结构对各类所述数据文件中的数据进行描述，形成统一CAE数据模型，其中，所述统一CAE数据模型描述了模型的数据结构和约束关系；

S3、将形成的统一CAE数据模型中的数据存储于数据库中，以实现数据的增删改查操作。

本发明的有益效果为：将各种数据文件通过统一CAE数据模型融合起来，容易实现各种数据文件的转换，支持对模型进行很方便的拆分和组合，将模型数据存储于数据库中，能够实现很容易的实现数据的增删改查等操作。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作如下改进。

进一步的，所述步骤S2中采用统一的数据结构对所述各类数据文件中的数据进行描述具体包括：

采用树形结构对各类数据文件中的几何参数信息、拓扑信息、求解器参数设置信息以及属性信息进行描述，形成各自对应的数据模型，并描述各数据模型之间的约束关系，各数据模型构成统一CAE数据模型。

所述进一步的有益效果为：采用树形结构对各种数据信息进行描述，形成各数据模型，并描述约束关系，将各个数据模型联系起来，构成一个整体的统一CAE数据模型。

进一步的，经过可视化处理后，所述求解器设置参数分为设置树节点以及该设置树节点的详细设置项，分别采用item和data两个关键字来描述。

进一步的，所述item和data均为json字符串。

进一步的，所述数据库采用带有json原生接口的mongodb数据库。

所述进一步的有益效果为：采用数据库来存储数据，可方便地实现数据的增删改查等操作，很方便地对数据进行修改。

本发明还提供了一种统一CAE数据模型，包括模型的数据结构、模型的操作和模型间的约束条件；

模型采用统一的数据结构对CAE数据处理过程中产生的各类数据文件中的数据进行描述，形成各自对应的数据模型，并描述各数据模型间的约束条件，其中，各数据模型形成统一CAE数据模型；

将形成的统一CAE数据模型中的数据存储于数据库中，以实现数据的增删改查操作。

本发明的有益效果为：将各种数据文件通过统一CAE数据模型融合起来，容易实现各种数据文件的转换，支持对模型进行很方便的拆分和组合，将模型数据存储于数据库中，能够实现很容易的实现数据的增删改查等操作。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作如下改进。

进一步的，所述模型采用统一的数据结构对CAE数据处理过程中产生的各类数据文件中的数据进行描述具体包括：

采用树形结构对各类数据文件中的几何参数信息、拓扑信息、求解器参数设置信息以及属性信息进行描述，形成各自对应的数据模型，并描述各数据模型之间的约束关系，各数据模型构成统一CAE数据模型。

进一步的，经过可视化处理后，所述求解器设置参数分为设置树节点以及该设置树节点的详细设置项，分别采用item和data两个关键字来描述。

进一步的，所述item和data均为json字符串。

进一步的，所述数据库采用带有json原生接口的mongodb数据库。

所述进一步的有益效果为：采用数据库来存储数据，可方便地实现数据的增删改查等操作，很方便地对数据进行修改。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种统一CAE数据模型的集成方法流程图；

图2为统一CAE数据模型的数据结构示意图；

图3为求解器参数设置示意图；

图4为具体的一个求解器参数设置示例示意图；

图5为求解器参数设置时单选设置示例图；

图6为求解器参数设置时另一个单选设置示例图；

图7为求解器参数设置时多选设置示例图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1、一种统一CAE数据模型的集成方法。下面结合图1-图4对本实施例提供的方法进行说明。

参见图1，本实施例提供的统一CAE数据模型的集成方法包括：

S1、获取CAE数据处理过程中产生的各类数据文件；

S2、采用统一的数据结构对各类数据文件中的数据进行描述，形成统一CAE数据模型，其中，所述统一CAE数据模型描述了模型的数据结构和约束关系；

S3、将形成的统一CAE数据模型中的数据存储于数据库中，以实现数据的增删改查操作。

具体的，在CAE数据处理的过程中，会产生各类不同格式的数据文件，比如，CAE数据的前处理过程、求解过程以及后处理过程中，均会产生各种不同的数据文件。其中，CAE数据的前处理分为三个步骤：CAD模型导入、网格划分、求解器参数设置，这几个步骤和模型的对应关系如下：

CAD模型：CAD模型导入的对象就是CAD模型；

网格模型：CAD模型进行网格划分后得到的模型；

求解涉及两种模型，求解输入模型和求解输出模型，在网格模型的基础上进行求解器参数设置得到的模型即为求解输入模型，求解过程就是将求解输入模型转化为求解输出模型。

后处理就是将求解输出模型进行可视化展示。

CAD模型在整个CAE过程中不会有变动，但是其它模型都会随着不同的工程需求而变化。在CAE领域，模型以模型文件的形式进行存储，不同种类的模型会对应到不同种类的模型文件，这些模型文件的内容甚至格式都有较大的区别，主要体现在如下几个方面：

不同的网格划分会得到不同的网格文件；

不同的求解设置参数会导致求解输入文件和求解输出文件的不同；

不同的求解器之间求解输入文件和求解输出文件的区别更大，相互之间格式基本不兼容。

本申请主要是统一描述CAE过程中众多差异性的文件，本实施例采用统一的数据模型对各类数据文件进行描述。本实施例采用树形结构对各类数据文件中的信息进行描述，其中，主要包括几何信息、拓扑信息、求解器参数设置信息以及属性信息。在构造的统一CAE数据模型中，除了模型的数据结构、操作以及约束条件外，还提供了算法库，算法库中提供了一些基本的算法，例如，计算外表面的轮廓线等。这样除了核心的模型信息外，通过算法库还能得到一些常用的额外衍生信息。一个具体的例子，利用树形结构进行描述的示意图如图2所示，该例子以部件集合作为一个模型，部件集合中包括多个部件，每一个部件又包括很多个单元集合、点集合、表面集合和边界集合等，每一个单元又包括很多个点，依次类推，这里，约束关系体现在部件与单元集合之间为一对多的映射关系。

其中，模型单元支持五种格式：两种体单元，分别是四面体(tetra)或者六面体(hexahedron)，三种二维单元，分别是线段(line)、三角形(triangle)、四边形(quat)。

表面支持：外表面、部件之间的结合面以及自定义面；

模型属性信息支持：标量数据(scalar)、矢量(vector)、法向量(normal)、纹理坐标(texture)、张量数据。

其中，参见图3，本申请重要的一个发明点在于求解器参数设置，经过可视化处理后，所述求解器参数设置信息分为设置树节点信息以及该设置树节点的详细设置项信息，分别采用item和data两个关键字来描述，关键字item是一个json字符串，通过类似于文件路径的方式来描述树的节点位置，例如，图3中的设置模型的材料steel25，表达如下：

item：“模型/材料/steel25”；

关键字data是一个复杂的json字符串，它描述了树节点的详细设置项，如下所示：

上述的表述采用界面表示如图4所示，需要说明的是，在data关键字的详细设置项时，可以很方便地实现单选设置和多选设置，单选设置的一个具体的表示方式：“@弹性|弹塑性|超弹性”和“@各向同性”，这种表示方式为单选设置的表示方式，用“|”隔开各个选项，通过“@”表示选中项。单选设置在界面上相应的展示如图5和如图6所示，可以采用下拉框的方式表示，图5中，下拉选项有多项，而图6中下拉选线只有一个选项。

实现多选设置的一个具体的例子：假设实体solid1有4个外表面，那么复选设置可以采用如下的方式设置：

“2,3#solid1_face1|solid1_face2|solid1_face3|solid1_face4”，表示选择第二项和第三项；或者，“solid1_face2，solid1_face3#solid/faces”，表示选择solid1_face2和solid1_face3，其中，“solid/faces”可以表示引用关系，代表solid1的所有外表面，此种引用关系的表达方式适合于当solid1的外表面很多的时候，更方便表达，多选设置在界面的展示对应如图7所示。

对各个数据文件采用树形结构进行描述后可以映射到统一CAE数据模型，最后将统一CAE数据模型中的数据存储于数据库中。由于在求解参数设置的过程中，设置树节点item和该设置树节点的详细设置项data均为json字符串，因此，在选择数据库时，最好是选择带有json原生接口的数据库，比如，mongodb数据库。在将统一CAE数据模型中的数据存储于数据库时，由于item项包含了树形节点信息，因而可以将统一CAE数据模型的树形结构数据转换为平层表结构进行存储，这样一个web设置页面对应一条数据库记录，可方便地实现web页面数据的增删改查等操作。

其中，模型的操作，就是针对数据模型的每一个元素进行增(create)删(delete)改(update)查(read)，可参见图3，图3表示了模型的求解设置的4个操作，操作对象时模型的存储记录，采用传统的文件作为存储介质，采用数据库来存储，细节和局部的修改将非常不方便，必然要牵扯到整个文件的解析和操作，本实施例将模型数据保存在数据库(例如，mongodb)中，那么将非常容易实现记录的增删改查。

实施例2、一种统一CAE数据模型。

本实施例提供的一种统一CAE数据模型包括模型的数据结构、模型的操作和模型间的约束条件；

采用统一的数据结构对CAE数据处理过程中产生的各类数据文件中的数据进行描述，形成各自对应的数据模型，并描述各数据模型间的约束条件，其中，各数据模型形成统一CAE数据模型；

将形成的统一CAE数据模型中的数据存储于数据库中，以实现数据的增删改查操作。

其中，所述模型采用统一的数据结构对CAE数据处理过程中产生的各类数据文件中的数据进行描述具体包括：

采用树形结构对各类数据文件中的几何参数信息、拓扑信息、求解器参数设置信息以及属性信息进行描述，形成各自对应的数据模型，并描述各数据模型之间的约束关系，各数据模型构成统一CAE数据模型。

经过可视化处理后，所述求解器设置参数分为设置树节点以及该设置树节点的详细设置项，分别采用item和data两个关键字来描述。其中，item和data两个关键字均采用json字符串。

由于在求解参数设置的过程中，设置树节点item和该设置树节点的详细设置项data均为json字符串，因此，在选择数据库时，最好是选择带有json原生接口的数据库，比如，mongodb数据库。将统一CAE数据模型中的数据存储于数据库中，可方便地实现数据的增删改查等操作。

本发明提供的一种统一CAE数据模型及集成方法，将各种数据文件通过统一CAE数据模型融合起来，有了统一的CAE数据模型，不同格式的CAE数据模型只需要与统一CAE数据模型实现相互转化即可，容易实现各种不同格式的数据文件的转换；统一CAE模型可支持对模型进行很方便的拆分和组合；将模型数据存储于数据库中，能够实现很容易的实现数据的增删改查等操作；采用树形结构对各种数据信息进行描述，形成各数据模型，并描述采用数据库来存储数据，可方便地实现数据的增删改查等操作，很方便地对数据进行修改。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。