一种有限元分析系统、方法、装置、存储介质及电子设备与流程

1.本发明涉及有限元分析技术领域，具体涉及一种有限元分析系统、方法、装置、存储介质及电子设备。


背景技术：

2.采用有限元分析可以实现复杂的动力学、静力学、电磁学、热力学、流体力学、以及混合动力学等复杂工作。目前在使用有限元分析系统在分析工程项目的过程中占用的硬件资源较高(需要高配置电脑或服务器，长时间运算)，这样大规模的硬件系统不便于携带，以及不便于成果的灵活管理、随时查看调用以及组织管理。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供了涉及一种有限元分析系统、方法、装置、存储介质及电子设备，以解决现有技术中有限元分析系统在分析工程项目的过程中占用的硬件资源较高的技术问题。
4.本发明提出的技术方案如下：
5.本发明实施例第一方面提供一种有限元分析系统，该有限元分析系统包括：webgl客户端，用于获取待分析工程数据；模型服务器，存储有多个不同类型的周转三维网络模型，用于根据接收的不同用途需求提供对应的周转三维网络模型；有限元计算服务器，一侧与所述模型服务器连接，另一侧与所述终端连接，用于根据从所述模型服务器获取的、用于显示有限元分析计算结果的周转三维网络模型对待分析工程数据进行分析计算，并将分析结果发送至webgl客户端。
6.可选地，所述模型服务器，与所述终端连接，用于向所述webgl客户端提供用于渲染有限元分析计算结果的周转三维网络模型。
7.本发明实施例第二方面提供一种有限元分析方法，用于如本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的有限元分析系统，该有限元分析方法包括：获取待分析工程数据；根据预设第一数据格式发送所述待分析工程数据与所述待分析工程数据对应的约束和荷载至有限元计算服务器进行分析计算；接收所述有限元计算服务器发送的有限元分析计算结果并同步存储至预设数据库中。
8.可选地，所述方法还包括：根据所述有限元分析计算结果发送渲染请求至对应的模型服务器以使所述模型服务器根据所述渲染请求提供用于渲染有限元分析计算结果的周转三维网络模型；接收所述周转三维网络模型并基于所述周转三维网络模型对所述有限元分析计算结果进行渲染。
9.可选地，所述接收所述周转三维网络模型并基于所述周转三维网络模型对所述有限元分析计算结果进行渲染，包括：将所述周转三维网络模型在保留初始多边形网格形式的基础上转换为三角形网格形式的周转三维网络模型。
10.本发明实施例第三方面提供一种有限元分析方法，用于如本发明实施例第一方面
及第一方面任一项所述的有限元分析系统，该有限元分析方法包括：接收webgl客户端发送的待分析工程数据以及所述待分析工程数据对应的约束和荷载；根据所述待分析工程数据发送计算请求至对应的模型服务器并接收所述模型服务器发送的用于显示有限元分析计算结果的周转三维网络模型；将所述待分析工程数据、所述约束和荷载输入至所述周转三维网络模型进行分析计算得到对应的有限元分析计算结果；根据预设第二数据格式将所述有限元分析计算结果发送至所述webgl客户端。
11.本发明实施例第四方面提供一种有限元分析装置，用于如本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的有限元分析系统，该有限元分析装置包括：获取模块，用于获取待分析工程数据；第一发送模块，用于根据预设第一数据格式发送所述待分析工程数据与所述待分析工程数据对应的约束和荷载至有限元计算服务器进行分析计算；第一接收模块，用于接收所述有限元计算服务器发送的有限元分析计算结果并同步存储至预设数据库中。
12.本发明实施例第五方面提供一种有限元分析装置，用于如本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的有限元分析系统，该有限元分析装置包括：第二接收模块，用于接收webgl客户端发送的待分析工程数据以及所述待分析工程数据对应的约束和荷载；第二发送模块，用于根据所述待分析工程数据发送计算请求至对应的模型服务器并接收所述模型服务器发送的用于显示有限元分析计算结果的周转三维网络模型；输入模块，用于将所述待分析工程数据、所述约束和荷载输入至所述周转三维网络模型进行分析计算得到对应的有限元分析计算结果；第三发送模块，用于根据预设第二数据格式将所述有限元分析计算结果发送至所述webgl客户端。
13.本发明实施例第六方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如本发明实施例第二方面及第二方面任一项所述的有限元分析方法，或者如本发明实施例第三方面所述的有限元分析方法。
14.本发明实施例第七方面提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如本发明实施例第二方面及第二方面任一项所述的有限元分析方法，或者如本发明实施例第三方面所述的有限元分析方法。
15.本发明提供的技术方案，具有如下效果：
16.本发明实施例提供的有限元分析系统，包括：终端，所述终端集成有webgl客户端，用于获取待分析工程数据；模型服务器，存储有多个不同类型的周转三维网络模型，用于根据接收的不同用途需求提供对应的周转三维网络模型；有限元计算服务器，一侧与所述模型服务器连接，另一侧与所述终端连接，用于根据从所述模型服务器获取的、用于显示有限元分析计算结果的周转三维网络模型对待分析工程数据进行分析计算，并将分析结果发送至webgl客户端。该系统在终端集成webgl客户端，利用webgl技术实现了在移动端或pc端对周转三维网络模型进行动态渲染；并将webgl客户端作为有限元计算服务器的操控及显示端，将有限元计算服务器作为webgl客户端的计算服务端，实现了在移动端或pc端对周转三维网络模型进行交互。因此，通过本发明，降低了有限元分析工程项目过程中占用的硬件资源，便于携带且实现了对有限元分析计算结果的灵活管理。
17.本发明实施例提供的有限元分析方法，用于如本发明实施例所述的有限元分析系
统，获取待分析工程数据；根据预设第一数据格式发送所述待分析工程数据与所述待分析工程数据对应的约束和荷载至有限元计算服务器进行分析计算；接收所述有限元计算服务器发送的有限元分析计算结果并同步存储至预设数据库中。该方法在webgl客户端创建并获取数据，并发送至有限元计算服务器进行分析计算后接收并显示对应的分析计算结果，在移动端或pc端等终端实现了webgl客户端与有限元计算服务器的交互，不需要高配置的硬件资源。
18.本发明实施例提供的有限元分析方法，用于如本发明实施例所述的有限元分析系统，接收webgl客户端发送的待分析工程数据以及所述待分析工程数据对应的约束和荷载；根据所述待分析工程数据发送计算请求至对应的模型服务器并接收所述模型服务器发送的用于显示有限元分析计算结果的周转三维网络模型；将所述待分析工程数据、所述约束和荷载输入至所述周转三维网络模型进行分析计算得到对应的有限元分析计算结果；根据预设第二数据格式将所述有限元分析计算结果发送至所述webgl客户端。该方法在有限元服务器中接收数据并进行分析计算后发送至对应的webgl客户端进行显示，将有限元计算服务器作为webgl客户端的计算服务端，实现了webgl客户端与有限元计算服务器的交互。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是根据本发明实施条例的有限元分析系统的结构框图；
21.图2是根据本发明实施条例的有限元分析方法的流程图；
22.图3是根据本发明实施条例的有限元分析方法的流程图；
23.图4是根据本发明实施例有限元分析装置的结构框图；
24.图5是根据本发明实施条例的有限元分析装置的结构框图；
25.图6是根据本发明实施例提供的计算机可读存储介质的结构示意图；
26.图7是根据本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
27.为使本发明实施条例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
28.本发明实施例提供一种有限元分析系统，如图1所示，该有限元分析系统1包括：
29.终端11，所述终端集成有webgl客户端111，用于获取待分析工程数据。具体地，webgl表示一种3d绘图协议，将javascript和opengl es 2.0结合在一起，通过增加opengl es 2.0的一个javascript绑定，可以为html5canvas提供硬件3d加速渲染。在本发明实施例中，该webgl程序可以集成在平板电脑、个人pc等终端上并采用浏览器登录，用于根据用户的操作实现自定义有限元工程文件的生成，比如当用户选择工程模型后获取对应的待分析
工程数据。
30.模型服务器12，存储有多个不同类型的周转三维网络模型，用于根据接收的不同用途需求提供对应的周转三维网络模型。具体地，模型服务器采用java springcloud架构，存储有周转三维网络模型。其中该周转三维网络模型的形式包括三角形网格或多边形网格形式，分别用于不同的用途需求。具体地，三角形网格用于渲染，多边形网格用于分析计算结果的显示。其中，由于有限元网格(多边形网格)有的是立体的，有的是面的，而进行渲染的网格是三角形的，在模型服务器中存储的周转三维网络模型可以将二者进行关联，满足不同的需求。
31.有限元计算服务器13，一侧与所述模型服务器连接，另一侧与所述终端连接，用于根据从所述模型服务器获取的、用于显示有限元分析计算结果的周转三维网络模型对待分析工程数据进行分析计算，并将分析结果发送至webgl客户端。具体地，有限元计算服务器可以预先集成开源有限元分析软件如nastran95、oofem、opensees等开源有限元分析软件，或者ansys、abqus等可二次开发的商业有限元分析软件，用于进行有限元分析计算。具体地，将有限元计算服务器与该模型服务器连接，可以在该模型服务器中获取对应的用于显示有限元分析计算结果的周转三维网络模型并利用该模型对待分析工程数据进行分析计算，并在结束后将对应的有限元分析计算结果发送至与其连接的webgl客户端。其中，有限元分析计算表示一种数学模拟方法，用于利用数学近似的方法对真实系统(几何和荷载工况)进行模拟；周转三维网络模型是对该模型服务器中存储的周转三维网络模型中多边形网格进行截取得到的。
32.本发明实施例提供的有限元分析系统，该系统搭建webgl客户端，利用webgl技术实现了在移动端或pc端对周转三维网络模型进行动态渲染；并将webgl客户端作为有限元计算服务器的操控及显示端，将有限元计算服务器作为webgl客户端的计算服务端，实现了在移动端或pc端对周转三维网络模型进行交互。因此，通过本发明，降低了有限元分析工程项目过程中占用的硬件资源，便于携带且实现了对有限元分析计算结果的灵活管理。
33.作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述模型服务器，与所述终端连接，用于向所述webgl客户端提供用于渲染有限元分析计算结果的周转三维网络模型。具体地，将模型服务器与webgl客户端连接，可以为该webgl客户端提供用于渲染有限元分析计算结果的周转三维网络模型，即三角形网格形式的周转三维网络模型。其中，周转三维网络模型是对该周转网络模型中三角形网格进行截取得到的。
34.本发明实施例还提供一种有限元分析方法，用于如本发明实施例提供的有限元分析系统1，如图2所示，该方法包括如下步骤：
35.步骤s101：获取待分析工程数据。具体地，在webgl客户端根据用户的选择获取对应的待分析工程数据。
36.步骤s102：根据预设第一数据格式发送所述待分析工程数据与所述待分析工程数据对应的约束和荷载至有限元计算服务器进行分析计算。具体地，荷载和约束都表示获取的待分析工程数据的约束条件。
37.通过自定义结构或者通用的json、xml等数据格式传输力学约束、荷载、热力学热量边界热力流等约束条件以及该待分析工程数据发送至对应的有限元计算服务器进行分析计算。其中，荷载表示物体和物体之间力的相互作用；约束表示对物体的某些位移起限制
作用的周围其他物体。
38.步骤s103：接收所述有限元计算服务器发送的有限元分析计算结果并同步存储至预设数据库中。具体地，首先，有限元计算服务器进行分析计算后，该webgl客户端接收该有限元计算服务器发送的分析计算结果进行显示与管理。其中，该webgl客户端可以通过采用开源的webgl库three.js或babylon.js内置的动画显示功能和shader材质功能实现对ansys或abqus的动力学碰撞分析结果(即有限元分析计算结果)进行显示，并能够根据动画过程显示应力云图。
39.其次，将该有限元分析计算结果同步存储在预先设置的本地数据库中，实现归类以及分析管理。具体地，可以通过引入ai技术对该有限元分析计算结果进行组织管理，以便进一步指导下一步分析的更改方向及可能的优秀方案。
40.本发明实施例提供的有限元分析方法，在webgl客户端创建并获取数据，并发送至有限元计算服务器进行分析计算后接收并显示对应的分析计算结果，在移动端或pc端等终端实现了webgl客户端与有限元计算服务器的交互，不需要高配置的硬件资源。
41.作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述方法还包括：根据所述有限元分析计算结果发送渲染请求至对应的模型服务器以使所述模型服务器根据所述渲染请求提供用于渲染有限元分析计算结果的周转三维网络模型；接收所述周转三维网络模型并基于所述周转三维网络模型对所述有限元分析计算结果进行渲染。具体地，webgl客户端根据接收到的有限元分析计算结果向对应的模型服务器发送渲染请求，模型服务器接收到该渲染请求后，调用对应的周转三维网络模型并反馈至该webgl客户端进行渲染。其中，该调用的周转三维网络模型和有限元的分析计算结果是相匹配的，比如有限元计算位移结果会是模型的某个顶点，位移长度通过顶点和颜色给该周转三维网络模型进行着色后可直接显示得到。
42.webgl客户端接收到该周转三维网络模型进行渲染时，首先对该周转三维网络模型进行处理，具体地，在保留该周转三维网络模型初始多边形网格的基础上将该周转三维网络模型转换为三角形网格形式的周转三维网络模型用于渲染，通过转换可以节约数据的存储量。其中，初始多边形网格表示在模型服务器中存储的周转三维网络模型的初始网格形式(包括多边形网格和三角形网格)中的一种。
43.而且，在该webgl客户端还可以将该待分析工程数据进行二次封装定义后同该周转三维网络模型组成形式相结合形成自定义的文件格式，实现灵活的结果查询及存储。
44.本发明实施例还提供一种有限元分析方法，用于如本发明实施例提供的有限元分析系统1，如图3所示，该方法包括如下步骤：
45.步骤s201：接收webgl客户端发送的待分析工程数据以及所述待分析工程数据对应的约束和荷载。具体地，将有限元计算服务器与webgl客户端连接并接收该webgl客户端发送的待分析工程数据以及该待分析工程数据对应的约束和荷载。
46.步骤s202：根据所述待分析工程数据发送计算请求至对应的模型服务器并接收所述模型服务器发送的用于显示有限元分析计算结果的周转三维网络模型。具体地，首先，有限元计算服务器发送计算请求至对应的模型服务器，然后，模型服务器根据请求的模型向有限元计算服务器发送需要进行计算的三维模型，即多边形网格形式的周转三维网络模型，该模型用于显示有限元分析计算结果。
47.步骤s203：将所述待分析工程数据、所述约束和荷载输入至所述周转三维网络模型进行分析计算得到对应的有限元分析计算结果。具体地，在有限元计算服务器中将接收到的待分析工程数据以及该待分析工程数据对应的约束和荷载全部输入至该接收的周转三维网络模型中进行分析计算。
48.步骤s204：根据预设第二数据格式将所述有限元分析计算结果发送至所述webgl客户端。具体地，通过自定义结构或者通用的json、xml等数据格式传输有限元分析计算结果至对应的webgl客户端。其中，有限元分析计算结果包括顶点的力、位移等。
49.本发明实施例提供的有限元分析方法，该方法在有限元服务器中接收数据并进行分析计算后发送至对应的webgl客户端进行显示，将有限元计算服务器作为webgl客户端的计算服务端，实现了webgl客户端与有限元计算服务器的交互。
50.本发明实施例还提供一种有限元分析装置，如图4所示，用于如本发明实施例提供的有限元分析系统1，该装置包括：
51.获取模块401，用于获取待分析工程数据；详细内容参见上述方法实施例中步骤s101的相关描述。
52.第一发送模块402，用于根据预设第一数据格式发送所述待分析工程数据与所述待分析工程数据对应的约束和荷载至有限元计算服务器进行分析计算；详细内容参见上述方法实施例中步骤s102的相关描述。
53.第一接收模块403，用于接收所述有限元计算服务器发送的有限元分析计算结果并同步存储至预设数据库中；详细内容参见上述方法实施例中步骤s103的相关描述。
54.本发明实施例提供的有限元分析装置，在webgl客户端创建并获取数据，并发送至有限元计算服务器进行分析计算后接收并显示对应的分析计算结果，在移动端或pc端等终端实现了webgl客户端与有限元计算服务器的交互，不需要高配置的硬件资源。
55.作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述装置还包括：第四发送模块，用于根据所述有限元分析计算结果发送渲染请求至对应的模型服务器以使所述模型服务器根据所述渲染请求提供用于渲染有限元分析计算结果的周转三维网络模型；渲染模块，用于接收所述周转三维网络模型并基于所述周转三维网络模型对所述有限元分析计算结果进行渲染。
56.作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述装置还包括：转换模块，用于将所述周转三维网络模型在保留初始多边形网格形式的基础上转换为三角形网格形式的周转三维网络模型。
57.本发明实施例提供的有限元分析装置的功能描述详细参见上述实施例中有限元分析方法描述。
58.本发明实施例还提供一种有限元分析装置，如图5所示，用于如本发明实施例提供的有限元分析系统1，该装置包括：
59.第二接收模块501，用于接收webgl客户端发送的待分析工程数据以及所述待分析工程数据对应的约束和荷载；详细内容参见上述方法实施例中步骤s201的相关描述。
60.第二发送模块502，用于根据所述待分析工程数据发送计算请求至对应的模型服务器并接收所述模型服务器发送的用于显示有限元分析计算结果的周转三维网络模型；详细内容参见上述方法实施例中步骤s202的相关描述。
61.输入模块503，用于将所述待分析工程数据、所述约束和荷载输入至所述周转三维网络模型进行分析计算得到对应的有限元分析计算结果；详细内容参见上述方法实施例中步骤s203的相关描述。
62.第三发送模块504，用于根据预设第二数据格式将所述有限元分析计算结果发送至所述webgl客户端；详细内容参见上述方法实施例中步骤s204的相关描述。
63.本发明实施例提供的有限元分析装置，在有限元服务器中接收数据并进行分析计算后发送至对应的webgl客户端进行显示，将有限元计算服务器作为webgl客户端的计算服务端，实现了webgl客户端与有限元计算服务器的交互。
64.本发明实施例提供的有限元分析装置的功能描述详细参见上述实施例中有限元分析方法描述。
65.本发明实施例还提供一种存储介质，如图6所示，其上存储有计算机程序601，该指令被处理器执行时实现上述实施例中有限元分析方法的步骤。该存储介质上还存储有音视频流数据，特征帧数据、交互请求信令、加密数据以及预设数据大小等。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read－only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid－state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
66.本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施条例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read－only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid－state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
67.本发明实施例还提供了一种电子设备，如图7所示，该电子设备可以包括处理器71和存储器72，其中处理器71和存储器72可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。
68.处理器71可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器71还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
69.存储器72作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的对应的程序指令/模块。处理器71通过运行存储在存储器72中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的有限元分析方法。
70.存储器72可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作装置、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器71所创建的数据等。此外，存储器72可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器72可选包括相对于处理器71远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器71。上述网络的实
例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
71.所述一个或者多个模块存储在所述存储器72中，当被所述处理器71执行时，执行如图2－3所示实施例中的有限元分析方法。
72.上述电子设备具体细节可以对应参阅图2至图3所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
73.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。