本发明涉及有限元分析，尤其涉及一种基于有限元分析的模型简化的方法和装置。
背景技术：
：有限元分析(fea，finiteelementanalysis)利用数学近似的方法对真实物理模型进行模拟，其利用简单而又相互作用的元素(element)实现用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实模型。三维计算机辅助设计(cad)几何数据(3dcomputeraideddesigngeometricdata)和计算性能(computationalperformance)中会利用基于物理的仿真技术(physics-basedsimulation)。在三维数据中的小几何特征(geometryfeatures)会扩大离散元素(discreteelements)的数量。而在执行有限元分析以前需要减少元素数量并改善结果，因此在分析中需要对设计者设计的几何模型进行手动简化。在模型简化过程中，由于由许多主体(body)和面(face)组合而成几何模型结构非常复杂，因此不仅定义几何模型的哪些区域需要被简化通常非常困难，找出所有需要进行模型简化的区域也不易。并且，几何模型的元素之间具有许多有机的关联和规则，删除或者抑制其中一个元素会导致整个几何结构的崩溃，这是因为被删除的元素会被很多其他元素引用并作为基础。此外，几何模型通常是设计者设计的，而在进行有限元分析以前的模型简化工作则是分析人员进行的。因此，分析人员在进行模型简化时并不十分了解设计者是如何设计这个几何模型的，也并不具备任何建模经验，因此模型简化需要耗费分析人员许多时间。技术实现要素：本发明第一方面提供了基于有限元分析的模型简化方法，其中，包括如下步骤：收集步骤，收集几何模型的第一类型特征，其中所述第一类型特征包括具有平面或曲面的块及其孔洞和曲面、圆柱体、凸起、开槽、凹槽；初始化步骤，将所述第一类型特征分解为第二类型特征，其中，所述第二类型特征包括复数个面；读取关联步骤，读取所述第一类型特征，关联所述第一类型特征和第二类型特征的数据，并判断出需要删除的第二类型特征数据；简化步骤，删除所述需要删除的第二类型特征数据。本发明通过将不同类型的数据进行关联，既易于在几何模型中找到需要进行模型简化的区域，又方便执行模型简化。进一步地，所述读取关联步骤还包括如下步骤：对所述第一类型特征的数据进行分类；标记出需要删除的第二类型数据特征。进一步地，所述读取关联步骤还包括如下步骤：对所述第一类型特征的数据进行分类，所述分类包括：-草图；-设计特征及其阵列特征；-阵列特征；-布尔特征；-自由面。进一步地，所述第一类型特征为基于构造实体几何技术的数据特征，所述第二类型的数据为基于边界表示几何技术的数据特征。进一步地，所述初始化步骤还包括如下步骤：将所述第一类型特征的块的复数个平面或曲面分解为所述第二类型特征的复数个面。进一步地，所述初始化步骤还包括如下步骤：将所述第一类型特征的块的一个孔洞分解为所述第二类型特征的两个面。本发明第二方面提供了基于有限元分析的模型简化装置，其中，包括：收集装置，其用于收集几何模型的第一类型特征，其中所述第一类型特征包括具有平面或曲面的块及其孔洞和曲面、圆柱体、凸起、开槽、凹槽；初始化装置，其用于将所述第一类型特征分解为第二类型特征，其中，所述第二类型特征包括复数个面；读取关联装置，其用于读取所述第一类型特征，关联所述第一类型特征和第二类型特征的数据，并判断出需要删除的第二类型特征数据；简化装置，其用于删除所述需要删除的第二类型特征数据。本发明通过将不同类型的数据进行关联，既易于在几何模型中找到需要进行模型简化的区域，又方便执行模型简化。进一步地，所述读取关联装置还用于：对所述第一类型特征的数据进行分类；标记出需要删除的第二类型数据特征。进一步地，所述读取关联装置还用于：对所述第一类型特征的数据进行分类，其中，所述分类包括：-略图；-设计特征及其阵列特征；-阵列特征；-布尔特征；-自由面。进一步地，所述第一类型特征为基于构造实体几何技术的数据特征，所述第二类型的数据为基于边界表示几何技术的数据特征。进一步地，所述初始化装置还用于：将所述第一类型特征的块的复数个平面或曲面分解为所述第二类型特征的复数个面。进一步地，所述初始化装置还用于：将所述第一类型特征的块的一个孔洞分解为所述第二类型特征的两个面。附图说明图1是根据本发明的一个具体实施例的有限元分析的模型简化方法的步骤流程图；图2是根据本发明的一个具体实施例的有限元分析的模型简化的构造实体几何的数据及其特征的示意图；图3是根据本发明的一个具体实施例的阵列特征简化示意图。具体实施方式以下结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。本发明提供的有限元分析的模型简化方法通过将不同类型的数据进行关联，既易于在几何模型中找到需要进行模型简化的区域，又方便执行模型简化。图1是根据本发明的一个具体实施例的有限元分析的模型简化方法的步骤流程图，本发明第一方面提供了一种模型简化的方法，其中，包括如下步骤：首先执行收集步骤s1，收集几何模型的第一类型特征，其中所述第一类型特征包括具有平面或曲面的块及其孔洞和曲面、圆柱体、凸起、开槽、凹槽。其中，几何模型是设计者在建模过程中创建的几何模型。如图1所示，几何模型m1、m2、m3都是一个块(block)，其中，几何模型m3还包括一个第一孔洞h1。因此，当模型为m1时，收集的第一类型特征就是m1。当模型为m2时，收集的第一特征类型就是m1及其圆角。当模型为m3时，收集的第一类型特征就是m3及其孔洞h1。然后执行初始化步骤s2，将所述第一类型特征分解为第二类型特征，其中，所述第二类型特征包括复数个面。如图2所示，几何模型m1其是一个长方体，具有六个平面，分别为第一平面f1、第二平面f2、第三平面f3、第四平面f4、第五平面f5和第六平面f6。由于第二类型特征包括复数个面，因此，将几何模型m1的第一特征类型分解成第二类型特征，其第二特征为第一平面f1、第二平面f2、第三平面f3、第四平面f4、第五平面f5和第六平面f6。几何模型m2也是一个块(block)，其具有六个平面和一个曲面，包括第一平面f1、第二平面f2、第三平面f3、第四平面f4、第五平面f5、第六平面f6和第一曲面f7，因此将几何模型m2的第一特征类型分解成第二类型特征，其第二类型特征包括第一平面f1、第二平面f2、第三平面f3、第四平面f4、第五平面f5、第六平面f6和第一曲面f7。其中，几何模型m3也是一个块(block)，其除了六个平面和一个曲面还包括一个孔洞h1，因此初始化步骤s2还包括如下步骤：将所述第一类型特征的块的复数个平面或曲面分解为所述第二类型特征的复数个面。因此，如图1所示，将几何模型m3的第一特征类型分解成第二类型特征，其第二特征为：第一平面f1、第二平面f2、第三平面f3、第四平面f4、第五平面f5、第六平面f6和第一曲面f7和第一孔洞h1。进一步地，所述初始化步骤s2还包括如下步骤：将所述第一类型特征的块的一个孔洞分解为所述第二类型特征的两个面。如图2所示，几何模型m3中的孔洞h1因此，图2所示的几何模型m1、m2和m3及其第一特征和第二特征的对应关系如下表1所示。表1几何模型及其对应的第一特征和第二特征几何模型第一特征第二特征几何模型m1m1f1、f2、f3、f4、f5、f6几何模型m2m2、f7f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7几何模型m3m3、h1f1、f2、f3、f4、f5、f6、h1进一步地，所述第一类型特征为基于构造实体几何技术的数据特征，所述第二类型的数据为基于边界表示几何技术的数据特征。图3的左边是基于构造实体几何技术的相关步骤，图3的右边是基于边界表示几何技术的相关特征。其中，构造实体几何技术为(constructivesolidgeometry，csg)是一种实体建模技术，其允许设计者利用布尔算子(booleanoperators)创建一个复杂的表面或物体来结合简单物体。通常构造实体几何技术表示一个模型或表面外表上很复杂，但实际上很巧妙地进行了结合或被结合的物体。由于几何结构相互之间总是具有应用基础，在构造实体几何技术的简化步骤中简单地删除或者抑制一个特征很容易引起整个模型的崩溃，因此构造实体几何技术的优点在于很容易找到需要进行模型简化的区域，但却不易进行简化。因此，本发明利用了构造实体几何技术来进行判断需要进行模型简化区域的相关步骤。其中，基于边界表示几何技术(boundaryrepresentation，b-rep)也是一种实体建模技术，其用于利用范围(limit)表示形状。其中，实体由连接表面元素的集合来表示，边界为实体和非实体之间的边界。由于在基于边界表示几何技术中面或者物体之间没有特征级别的关系，因此基于边界表示几何技术的简化步骤不容易把模型简化的地方找出来，但是用同步建模方法(synchronicmodelingmethods)却很容易简化。接着执行读取关联步骤s3，读取所述第一类型特征，关联所述第一类型特征和第二类型特征的数据，并判断出需要删除的第二类型特征数据。所述读取关联步骤s3还包括如下步骤：基于特征树(featuretree)对所述几何模型的第一类型特征的数据进行分类，其中所述第一类型特征为构造实体几何技术，分为:-草图(sketch)；-设计特征(designfeature)及其阵列特征(patternfeatures)-阵列特征(patternfeatures)；-布尔特征(booleanfeature)；-自由面(freedomface)。其中，草图(sketch)进一步地包括斜角(chamfer)、圆角(fillet)、圆弧(smallarc)；设计特征(designfeature)及其阵列特征(patternfeatures)进一步地包括圆角(blender)、凹槽(chamfer)、孔洞(hole)、圆台(boss)、筋板加强筋(rib)、开槽(groove)、螺纹(thread)、斜面(dart)、键槽(slot)、方形凸台(pad)；阵列特征(patternfeatures)进一步地包括圆角(blender)、斜角(chamfer)、孔洞(hole)、圆台(boss)、筋板加强筋(rib)、环形槽(groove)、螺纹(thread)、斜面(dart)、键槽(slot)、方形凸台(pad)；阵列特征(patternfeatures)进一步地包括圆角(blender)、凹槽(chamfer)、孔洞(hole)、圆台(boss)、筋板加强筋(rib)、开槽(groove)、螺纹(thread)、斜面(dart)、狭槽(slot)、衬垫(pad)；阵列特征(patternfeatures)进一步地包括圆角(blender)、凹槽(chamfer)、孔洞(hole)、圆台(boss)、筋板加强筋(rib)、环槽(groove)、螺纹(thread)、斜面(dart)、狭槽(slot)、衬垫(pad)；布尔特征(booleanfeature)进一步地包括布尔负单元(booleansubtractiveunit)。所述读取关联步骤s3还包括如下步骤：标记出需要删除的第二类型数据特征。最后执行简化步骤s4，删除所述需要删除的第二类型特征数据。当确定第一类型特征的数据为草图时，获取其圆角、斜角或者圆弧的半径，当所述半径大于预先设定的最小值时则保持而不对该特征进行删除，否则将该半径设为0，即删除；当第一类型特征的数据设计特征及其阵列特征时，获取其圆角、凹槽、孔洞、圆台(boss)、筋板加强筋(rib)、开槽、螺纹、斜面、狭槽、衬垫的面的面积(faceare)，当该面积大于一个预先设定的最小面积时则将该特征添加入删除列表中，否则就保持该特征而不予删除。当第一类型特征的数据为布尔特征时，获取工具体(toolbody)和目标体(targetbody)之间的体积率(volumerate)，若大于一个预先设定的最小值，则保持该特征不予删除，否则将该特征加入删除列表。其中，当第一类型特征的数据为阵列特征时，首先获取母特征(parentfeature)和子特征(childrenfeature)和相关面(relatedface)、相邻面(adjacentface)，然后判断该母特征是否为圆角、孔洞、圆台(boss)、筋板加强筋(rib)，如是的话则判断获取其面的面积(faceare)，当该面积大于一个预先设定的最小面积时则将该特征添加入删除列表中，否则就保持该特征而不予删除。当该母特征不是为圆角、孔洞、圆台(boss)、筋板加强筋(rib)，则需要判断是否满足如下算法：其中sr为相关面的面积，sa为相邻面的面积，当满足上述算法时，则将该第一类型特征的数据加入其他特征分类中去。如果不满足上述算法，继续判断是否满足如下算法：其中sr为相关面的面积，sa为相邻面的面积，如果满足上述算法，则将该相关面删除；如果不满足上述算法，则将相关面替换成相邻面。需要说明的是，母特征是该几何模型中被依附的特征，子特征是依附母特征的特征。并且，相关面和相邻面都为第二类型特征。下面结合图3所示的实施例对简化步骤s4进行说明。图3是根据本发明的一个具体实施例的阵列特征的简化示意图，如图3所示，图a示出了几何模型100，几何模型100上具有阵列特征，即相同的多个特征，该阵列特征为凹槽200，每个凹槽200的底部具有非平面的纹路200a。其中，200c是相关面，200d是相邻面。因此，基于上文所述的判断步骤，当其中sr为相关面的面积，sa为相邻面的面积，则通过添加材料的方式将该阵列特征填平。如图3a所示，图a示出了几何模型100原始状态，图b示出了给几何模型100添加材料(即将相关面200c替换成相邻面200d，以将纹路200a填平)，图c示出了模型简化以后的结果。反之，基于上文所述的判断步骤，当其中sr为相关面的面积，sa为相邻面的面积，则将该阵列特征删除。其中，图d示出了几何模型100的原始状态，图e示出了首先将纹路a填平然后删除相邻面200d，图f为模型简化以后的结果。本发明第二方面提供了基于有限元分析的模型简化装置，其中，包括：收集装置，其用于收集几何模型的第一类型特征，其中所述第一类型特征包括具有平面或曲面的块及其孔洞和曲面、圆柱体、凸起、开槽、凹槽；初始化装置，其用于将所述第一类型特征分解为第二类型特征，其中，所述第二类型特征包括复数个面；读取关联装置，其用于读取所述第一类型特征，关联所述第一类型特征和第二类型特征的数据，并判断出需要删除的第二类型特征数据；简化装置，其用于删除所述需要删除的第二类型特征数据。本发明通过将不同类型的数据进行关联，既易于在几何模型中找到需要进行模型简化的区域，又方便执行模型简化。进一步地，所述读取关联装置还用于：对所述第一类型特征的数据进行分类；标记出需要删除的第二类型数据特征。进一步地，所述读取关联装置还用于：对所述第一类型特征的数据进行分类，其中，所述分类包括：-略图；-设计特征及其阵列特征；-阵列特征；-布尔特征；-自由面。进一步地，所述第一类型特征为基于构造实体几何技术的数据特征，所述第二类型的数据为基于边界表示几何技术的数据特征。进一步地，所述初始化装置还用于：将所述第一类型特征的块的复数个平面或曲面分解为所述第二类型特征的复数个面。进一步地，所述初始化装置还用于：将所述第一类型特征的块的一个孔洞分解为所述第二类型特征的两个面。由于上文已经对本发明第一方面提供的基于有限元分析的模型简化方法进行了详细介绍，为简明起见，不再赘述。本发明既易于在几何模型中找到需要进行模型简化的区域，又方便对模型需要简化的部分进行删除，同时还能保证几何模型的稳定。本发明还能节省模型简化的时间。本发明利用的混合类型的数据包括所有来自特征树(featuretree)的信息，其利于确定模型每个部分的几何类型，例如孔洞、曲面等。在确定模型各个部分的几何类型以后，本发明能找出相关的面/体并同步删除它们。本发明不需要为了防止删除导致的整个模型坍塌而进行的一系列措施。本发明不需要在模型树上额外花时间，因此分析者可以花时间回顾模型设计历史和细节，并搞懂几何特征之间的母特征和子特征关系。即使是对建模毫无经验的分析者也可以执行本发明提供的模型简化机制。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。此外，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求；“包括”一词不排除其它权利要求或说明书中未列出的装置或步骤；“第一”、“第二”等词语仅用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。当前第1页12