本发明是涉及一种数字模型的生成方法，尤其是一种用表格控制有限元建模和分析的方法，属于计算机软件
技术领域：
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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系统(几何和载荷工况)进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件)，从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。有限元分析(fea)是一种最受欢迎的计算机辅助分析(cae)工具，被工程师和科学家用于建模和解决与复杂系统相关的工程问题。例如汽车、航空航天、船舶等复杂系统的safety(安全性)、nvh(噪声、振动与声振粗糙度)、强度耐久、cfd(计算流体动力学)等分析，尤其是在产品研发阶段，有限元分析对研发产品的性能分析和控制起至关重要的作用。现有的有限元建模和分析有如下缺陷：1)自动化低——绝大部分的工作都是手动完成，导致整个有限元分析过程效率极低，需要花费大量的人力成本和时间成本；2)准确性差——人为参与的比例较大，尤其是一个比较复杂系统，有成百上千个零部件和几百个分析的时候，人为操作很难保证其100％准确；3)标准性差——不同的项目或者同一个项目不同时期的分析方法和结果都各不相同，导致项目评审的时候很难通过指标对比评估其是好还是坏，同时新项目开始的时候也很难根据已有的项目快速定义其性能指标；4)规范性差——不同的人做出分析结果一致性差，甚至得到截然不同的结果和结论，不能严格保证分析过程的准确性和结果的一致性。因此，为尽可能克服以上缺陷，需要一种新的有限元建模和分析方法。技术实现要素：针对现有的有限元建模和分析中存在的问题，本发明提供了一种用表格控制有限元建模和分析的方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用表格控制有限元建模和分析的方法，建立有限元模型和定义分析所需的信息表格，在有限元建模和分析过程中读取表格的数据，所述的表格包含以下信息：1)模型属性表格(bluebook)，模型属性表格基本格式如下：第一列：mid—模型编号信息，该零件所属的总成/系统编号；第二列：mname—模型名称信息，该零件所属的总成/系统名称；第三列：compid—零件编号信息，必须和模型里面的component(零件)id一一对应，不然程序生成的时候得不到对应关系就没有办法自动生成属性；第四列：compname—零件名称信息，用户可根据需求，在表格里面随意组合定义零件名称；第五列：type—类型信息，支持nastran、abaqus、ls-dyna三大主流求解器，属性类型支持和求解器间类型自动转换对应关系如表1所示；表1：属性类型和求解器间类型自动转换对应关系typeshellsolidcompositebeambushelasnastranpshellpsolidpcomppbeampbushpelasabaqusshellsectionsolidsectionshellgeneralsect_compositebeamsectionconnectorsectionspringlsdynasectshllsectsldpartcompositesectbeamsectdiscsectdisc第六列：零件的厚度、半径和刚度新型；第七列：material—材料信息，创建属性的时候，先检查该材料存在与否，存在直接调用，不存在则新建。表2：模型bluebook属性表示例表2为模型bluebook属性表示例，表格根据实际几何厚度和bom表格中相应零件的厚度、材料、复合材料分析属性、刚度和截面等进行对比、错误甄别及确认修改，形成100％正确的属性参数(如：类型、材料、厚度/刚度/截面等性能参数)。通过属性自动生成程序读取表格、自动生成对应的属性和自动assign给对应的components，保证其模型的属性100％正确。2)模型参数表格(modelparameters)，模型参数表格基本格式如下：第一列：type—模型参数类型信息，包括node(节点)、elem(元素)、setnodes(节点组)和setelems(单元组)四种类型；第二列：no.—模型参数编号信息；第三列：name—模型参数名称信息；第四列：mid—模型参数所属的模型id信息；第五列：mname—模型参数所属的模型名称信息；第六列：nesid—模型参数创建的node、elem、setnodes和setelems的id信息；第七列：nesname—模型参数创建的node、elem、setnodes和setelems的名称信息；第七列：cx—模型参数点的x坐标信息；第八列：cy—模型参数点的y坐标信息；第九列：cz—模型参数点的z坐标信息；第十列：at-type—模型参数点的连接单元类型信息，支持的连接单元类型：rbe2(刚性单元)和rbe3(柔性单元)；第十一列：at-notes—模型参数点的连接备注信息，对连接单元的连接信息进行说明，其包含四种类型：layer—连接预定层级内的所有单元；area—连接预定面积内的所有单元；list—连接在预定节点信息列表内的所有节点；distol—连接单元中心点到连接点的距离小于等于预定值的所有单元；insolid—连接在预定实体内的所有节点/单元。表3为模型modelparameters参数表格示例，此表格和基础模型共同组成了模型的全部信息，包含创建trimmass、模型装配和分析头文件等必要的node、elem、setnodes和setelems等可以通过程序自动化创建的信息，比如分析的约束条件、加载条件和测量点等信息。该功能支持nastran、abaqus、ls-dyna三大主流求解器，支持nvh、强度耐久和safety等所有的分析项。通过自动生成程序读取表格，或者trimmass、模型装配和分析头文件等程序智能读取所需要的信息、根据表格和模型输入等信息自动创建对应的node、elem、setnodes、setelems和局部坐标系等信息，保证其100％正确，自动、快捷、方便且可重复使用。表3：模型modelparameters参数表格示例3)模型配重表格(trimmass)，模型配重表格的基本格式如下：第一列：mid—模型配重表格所属的模型id信息；第二列：mname—模型配重表格所属的模型名称信息；第三列：tmname—模型配重表格名称信息；第四列：partname—模型配重表格的part/component(零件)名称信息，创建的trimmass和连接单元均存放在该part/component中；第五列：mass—trimmass的质量信息，创建trimmass质量单元；第六列：type—trimmass重心和连接点的连接单元类型信息，包括三种类型：loose—使用单元rbe3连接trimmass重心点和各个连接点；rigid—使用单元rbe2连接trimmass重心点和各个连接点；direct—trimmass质量平均分布到各个连接点；第七列：cg-x—trimmass的重心x坐标信息；第八列：cg-y—trimmass的重心y坐标信息；第九列：cg-z—trimmass的重心z坐标信息；第十列：at-x—trimmass的连接点x坐标信息；第十一列：at-y—trimmass的连接点y坐标信息；第十二列：at-z—trimmass的连接点z坐标信息；第十三列：at-mid—trimmass的连接点所属的模型id信息；第十四列：at-mname—trimmass的连接点所属的模型名称信息；第十五列：at-type—trimmass的连接单元类型信息，支持的连接单元类型：rbe2(刚性单元)和rbe3(柔性单元)；第十六列：at-notes—trimmass的连接备注信息，对连接单元的连接信息进行说明，其包含四种类型：layer—连接预定层级内的所有单元；area—连接预定面积内的所有单元；list—连接在预定节点信息列表内的所有节点；distol—连接单元中心点到连接点的距离小于等于预定值的所有单元；insolid—连接在预定实体内的所有节点/单元。表4为trimmass配重表格示例，根据产品性能开发实际情况需求来确定需要配重零件，通过产品设计的质量质心统计表获得trimmass质量和质心/重心、设计产品的装配模型获得trimmass安装点信息，从而形成trimmass配重表格所需名称、重心坐标和安装点坐标信息。通过自动生成程序读取表格、根据表格和模型输入等信息自动创建对应的trimmass，保证其100％正确，自动、快捷、方便且可重复使用。表4：模型trimmass配重表格示例4)模型装配表格(assembly)，模型装配表格基本格式如下：第一列：no.—装配编号信息；第二列：name—装配名称信息；第三列：m1id—装配模型1的id信息；第四列：m1name—装配模型1的名称信息；第五列：m1nid—装配模型1的节点id信息；第六列：m1nname—装配模型1的节点名称信息；第七列：m1cx—装配模型1的节点x坐标信息；第八列：m1cy—装配模型1的节点y坐标信息；第九列：m1cz—装配模型1的节点z坐标信息；第十列：m1at-type—装配模型1的节点连接单元类型信息，支持的连接单元类型：rbe2—刚性单元和rbe3—柔性单元；第十一列：m1at-notes—装配模型1的节点连接备注信息，对连接单元的连接信息进行说明，其包含四种类型：layer—连接预定层级内的所有单元；area—连接预定面积内的所有单元；list—连接在预定节点信息列表内的所有节点；distol—连接单元中心点到连接点的距离小于等于预定值的所有单元；insolid—连接在预定实体内的所有节点/单元。第十二列：m2id—装配模型2的id信息；第十三列：m2name—装配模型2的名称信息；第十四列：m2nid—装配模型2的节点id信息；第十五列：m2nname—装配模型2的节点名称信息；第十六列：m2cx—装配模型2的节点x坐标信息；第十七列：m2cy—装配模型2的节点y坐标信息；第十八列：m2cz—装配模型2的节点z坐标信息；第十九列：m2at-type—装配模型2的节点连接单元类型信息，支持的连接单元类型：rbe2—刚性单元和rbe3—柔性单元；第二十列：m2at-notes—装配模型2的节点连接备注信息，对连接单元的连接信息进行说明，其包含四种类型：layer—连接预定层级内的所有单元；area—连接预定面积内的所有单元；list—连接在预定节点信息列表内的所有节点；distol—连接单元中心点到连接点的距离小于等于预定值的所有单元；insolid—连接在预定实体内的所有节点/单元。第二十一列：eid—装配模型连接单元id信息；第二十二列：ename—装配模型连接单元名称信息；第二十三列：etype—装配模型连接单元类型信息，支持的连接单元类型：rbe2、beam、bush和elsa等；第二十四列：cid—装配模型连接单元局部坐标系信息；第二十五列：dof—装配模型连接单元释放自由度信息；第二十六列：eprops—装配模型连接单元属性信息；第二十七列：emats—装配模型连接单元材料信息；第二十八列：vec/sys—装配模型连接单元向量/坐标系信息。表5为模型assembly组装表格示例，根据产品设计装配模型来确定装配连接孔和连接零件，形成assembly表格中的装配零件和连接点空间坐标，并在表格中定义连接单元类型。根据产品性能开发实际情况需求来确定需要装配的系统总成，通过设计产品的装配模型获得每个安装位置的情况，从而得到assembly组装表格所需连接点坐标、连接单元类型、属性、材料、向量/坐标系等信息。通过自动生成程序读取表格、根据表格和模型输入等信息自动创建对应的assembly单元，保证其100％正确，自动、快捷、方便且可重复使用。该功能支持nastran、abaqus、ls-dyna三大主流求解器。表5：模型assembly装配表格示例(第1列—第10列)表5：模型assembly装配表格示例(第11列—第20列)表5：模型assembly装配表格示例(第21列—第28列)5)分析头文件表格(analysisheadfile)analysisheadfile分析头文件表格根据选择的求解器和分析类型不同对应的内容也不相同，在此列出分析头文件表格共性的内容，其基本格式如下：第一列：分析名称信息，分析名称的基本格式："system_analysisname"；第二列：分析关键字信息；第三列—第十二列：是与第二列关键字相应的field—变量和contents—内容。针对加载点、约束点、测量点和mpc等关键字，第十一列和第十二列可定义对应点的局部坐标系，不定义或者定为0均为全局坐标系。支持nastran、abaqus、ls-dyna三大主流求解器，针对不同的求解器，不同类型的分析，相应的关键字-内容【key-field-contents】也各不相同，用户可根据自己的需要选择和定义，该部分也是不同求解器和不同分析之间差异性的地方；第十三列—第十四列：分析的说明信息，nastran为subcaseid-分析编号和subcasename-分析名称信息段，abaqus和ls-dyna为value-comment(数值-描述)标志说明信息；第十五列—第十八列：分析的连接信息【at-type和at-note】，主要针对加载点、约束点、测量点、mpc等的需要建立单元和节点的情况进行的连接说明信息，其它类型该部分为空。at-type—连接单元类型信息，支持的连接单元类型：rbe2—刚性单元和rbe3—柔性单元；at-notes—连接备注信息，对连接单元的连接信息进行说明，其包含四种类型：layer—连接预定层级内的所有单元；area—连接预定面积内的所有单元；list—连接在预定节点信息列表内的所有节点；distol—连接单元中心点到连接点的距离小于等于预定值的所有单元；insolid—连接在预定实体内的所有节点/单元。表6-表8为分析头文件analysisheadfile表格示例，该功能支持nastran、abaqus、ls-dyna三大主流求解器，用户根据自己的求解器类型和相应的分析需求，定义好分析头文件表格。通过自动生成程序读取表格、根据表格和模型输入等信息自动创建对应的分析头文件，保证其100％正确，自动、快捷、方便且可重复使用。自动生成程序根据分析名称读取表格中相应分析名称下面的所有信息，包括求解器类型、约束信息、加载信息、测量信息和其它信息等。求解器类型：支持nastran、abaqus、ls-dyna三大主流求解器加载信息：能设置全局或局部坐标系下的力、矩值、加速度和压力等定义多个分析工况；约束信息：针对每个分析工况定义相应的约束边界条件；测量信息：当加载点不是测量点时，需要根据用户需求定义创建测量点；其它信息：分析的其它补充信息。备注：为了实现不同模型之间通用和自动化，加载点、约束点、测量点最好不要使用模型里面现有点，因为模型变化这些点的id也有可能发生变化，除非不同模型之间这些点的id都是固定不变的。为了实现不同模型可通用和自动化，以及不同的分析边界之间互不影响，需要这些点时直接调用modelparameters里的信息新建并引用之。表6：nastran求解器的分析表格示例(第1列—第9列)表6：nastran求解器的分析表格示例(第10列—第18列)表7：abaqus求解器分析表格示例(第1列—第6列)表7：abaqus求解器分析表格示例(第7列—第18列)表8：ls-dyna求解器分析表格示例表(上部第1列—第6列)表8：ls-dyna求解器分析表格示例表(上部第7列—第18列)表8：ls-dyna求解器分析表格示例表(下部第1列—第6列)表8：ls-dyna求解器分析表格示例表(下部第7列—第18列)本发明通过bluebook、modelparameters、trimmass、assembly、analysisheanfile等表格进行建模，可使复杂而难以自动化的产品研发工作实现自动化，提高了工作效率。由于所有参数信息都汇集于表格中，通过表格操作对参数进行检查、对比、校正和修改等，提供了一种保证参数100％正确的方法，同时程序读取表格信息并自动执行和完成相应的产品研发工作，有效避免人工操作错误，导致同样的工作不同的人做得到不同的结果，提高工作的精度和效率，保证工作准确性、高效性、规范性、一致性。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。1、模型属性表格【bluebook】步骤一：根据模型bluebook属性表格格式，创建、检查、校核、确认、修改保证表格信息100％正确；步骤二：在程序中调用bluebook表格【接口程序】；步骤三：消息服务中心接受到连接服务器请求报文后，将创建内部连接服务器请求消息，发送给程序连接管理工具；步骤四：程序连接管理工具，收到连接服务器请求消息后，调用自主开发的属性生成程序；步骤五：程序识别表格中的compid，将hypermesh中对应的component选为当前；步骤六：程序根据component类型、材料、厚度/半径/刚度等性能参数的创建属性并assign给对应的component；步骤七：重复步骤五、步骤六，直到bluebook表格内容执行完毕。2、模型参数表格【modelparameters】步骤一：根据模型modelparameters参数表格格式，创建、检查、校核、确认、修改保证表格信息100％正确；步骤二：在程序中调用modelparameters表格；步骤三：消息服务中心接受到连接服务器请求报文后，将创建内部连接服务器请求消息，发送给程序连接管理工具；步骤四：程序连接管理工具，收到连接服务器请求消息后，调用模型参数、模型配重、模型组装或者分析头文件生成程序；步骤五：程序判断连接模块的功能是否有需要建立modelparameters表格中的node、elem、setnodes或者setelems，如果没有，则结束，如果有，则进行步骤六；步骤六：根据模型modelparameters参数表格信息，创建node、elem、setnodes或者setelems；步骤七：重复步骤五、步骤六，直到modelparameters表格内容执行完毕。3、模型配重表格【trimmass】步骤一：根据模型trimmass配重表格格式，创建、检查、校核、确认、修改保证表格信息100％正确；步骤二：在程序中调用trimmass和modelparameters表格；步骤三：消息服务中心接受到连接服务器请求报文后，将创建内部连接服务器请求消息，发送给程序连接管理工具；步骤四：程序连接管理工具，收到连接服务器请求消息后，调用自主开发的trimmass生成程序；步骤五：程序根据trimmass和modelparameters表格中的信息，在hypermesh中根据模型配重表中集中质量的partname新建component并设为当前；步骤六：程序在当前component中，新建mass单元、质量点和连接点间的单元、连接点单元等所有的trimmass信息；步骤七：重复步骤五、步骤六，直到trimmass表格内容执行完毕。4、模型装配表格【assembly】步骤一：根据模型assembly装配表格格式，创建、检查、校核、确认、修改保证表格信息100％正确；步骤二：在程序中调用assembly和modelparameters表格；步骤三：消息服务中心接受到连接服务器请求报文后，将创建内部连接服务器请求消息，发送给程序连接管理工具；步骤四：程序连接管理工具，收到连接服务器请求消息后，调用自主开发的assembly生成程序；步骤五：程序根据trimmass和modelparameters表格信息，创建连接点、连接单元、装配单元、属性和材料定义等；步骤六：重复步骤五，直到assembly表格内容执行完毕。5、分析头文件表格【analysisheanfile】步骤一：根据analysisheanfile分析头文件表格格式，创建、检查、校核、确认、修改保证表格信息100％正确；步骤二：在程序中调用analysisheanfile和modelparameters表格；步骤三：消息服务中心接受到连接服务器请求报文后，将创建内部连接服务器请求消息，发送给程序连接管理工具；步骤四：程序连接管理工具，收到连接服务器请求消息后，调用自主开发的analysisheanfile生成程序；步骤五：程序根据analysisheanfile和modelparameters表格信息，和待分析名称对比，如果有，则进行步骤六，如果没有，则结束；步骤六：程序根据analysisheanfile和modelparameters表格中待分析名称下的数据信息，在对应求解器下创建设置相应的分析参数；步骤七：程序输出分析头文件。当前第1页12