一种有限元模型中粗细网格单元的匹配方法及装置与流程

本发明涉及有限元模型分析，特别涉及一种有限元模型中粗细网格单元的匹配方法及装置。

背景技术：

1、在有限元模型中，模型分析的精度与所用的有限元网格直接相关。有限元网格将cad模型分割为很多单元，在这些单元上进行分析。随着网格的不断细化，单元变得越来越小，从而使模型分析的求解结果越来越接近真实解。

2、在模型分析中，基于粗糙网格完成求解后，开始进行网格细化。网格细化简而言之是一个用不断细化的网格来解析模型，并对不同网格下得到的结果进行比较的过程。通过对模型中一个或多个点上的物理场进行分析，或者在某些域或边界上对某个物理场进行积分计算，可以实现结果比较。

3、在网格细化的过程中需要对粗细网格进行映射，然而当前粗细网格映射仅能匹配表达相同的几何形状的粗细网格，而对于几何形状存在差异的模型，则不能完全匹配。例如，存在压弯型折角的细网格，由于细化后的网格描述了实际的几何形状，而粗网格是简化网格，对于几何形状是简化描述，与实际几何形状有较大差别，因此无法实现压弯型折角的粗细网格映射。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的至少一个技术问题，本发明实施例提供了一种有限元模型中粗细网格单元的匹配方法及装置。所述技术方案如下：

2、第一方面，提供了一种一种有限元模型中粗细网格单元的匹配方法，包括：

3、获取有限元模型中的未匹配单元，未匹配单元为所述有限元模型中无法与粗网格单元建立映射关系的细网格单元；

4、在未匹配单元中选取任一单元作为待匹配单元，搜索与所述待匹配单元相邻的未匹配单元和已匹配单元，将所述待匹配单元以及与所述待匹配单元相邻的未匹配单元组成连通组，与所述待匹配单元相邻的已匹配单元为所述连通组的相邻已匹配单元；

5、根据所述连通组的相邻已匹配单元确定所述连通组的类型，所述连通组的类型包括：延伸组和延展组；

6、按照所述连通组的类型为所述待匹配单元匹配相应的粗网格单元。

7、进一步地，所述搜索所述待匹配单元相邻的未匹配单元和已匹配单元，包括：

8、按照所述有限元模型中各未匹配单元的法向量对未匹配单元分组；

9、选取一单元组内任一未匹配单元作为所述待匹配单元，搜索所述待匹配单元相邻的未匹配单元和已匹配单元；

10、将搜索到的与所述待匹配单元相邻的未匹配单元添加至所述连通组中并将其从所述单元组中删除。

11、进一步地，所述按照所述有限元模型中各未匹配单元的法向量对未匹配单元分组，包括：

12、计算未匹配单元的法向量；

13、在相同坐标系中若未匹配单元的法向量的角度差符合同组阈值，则确定未匹配单元为同一单元组。

14、进一步地，所述根据所述连通组的相邻已匹配单元确定所述连通组的类型，包括：

15、计算所述连通组内各所述相邻已匹配单元的法向量；

16、若存在所述相邻已匹配单元的法向量与所述连通组内任一未匹配单元的法向量的角度差符合延伸组角度阈值，则所述连通组为所述延伸组；

17、若存在所述相邻已匹配单元的法向量与所述连通组内任一未匹配单元的法向量的夹角符合延展组角度阈值，则所述连通组为所述延展组。

18、进一步地，所述延展组角度阈值的确定，包括：

19、计算所述未匹配单元的形心与相邻的已匹配单元的形心的距离；

20、所述延展组角度阈值α为：其中，s为未匹配单元的形心与相邻的已匹配单元的形心的距离，r为最小曲率半径。

21、进一步地，所述按照所述连通组的类型为所述待匹配单元匹配所述粗网格单元，包括：

22、确定与所述延伸组中所述待匹配单元具有公共边的已匹配边界单元；

23、计算所述延伸组中所述待匹配单元与所述已匹配边界单元之间的距离，确定距离最小的所述已匹配边界单元对应的粗网格单元为所述待匹配单元匹配的粗网格单元。

24、进一步地，所述按照所述连通组的类型为所述待匹配单元匹配所述粗网格单元，包括：

25、计算经过所述延展组中待匹配单元形心的法向量，在法向量与所述待匹配单元的法向量相交的粗网格单元中，交点与所述待匹配单元的形心距离最小的粗网格单元为所述延展组中所述待匹配单元匹配的粗网格单元。

26、第二方面，提供了一种有限元模型中粗细网格单元的匹配装置，包括：

27、单元获取模块，用于获取有限元模型中的未匹配单元，未匹配单元为所述有限元模型中未与粗网格单元建立映射关系的细网格单元；

28、单元搜索模块，用于在未匹配单元中选取任一单元作为待匹配单元，搜索与所述待匹配单元相邻的未匹配单元和已匹配单元，将所述待匹配单元以及与所述待匹配单元相邻的未匹配单元组成连通组，与所述待匹配单元相邻的以匹配单元未所述连通组的相邻已匹配单元；

29、类型确定模块，用于根据所述连通组的相邻已匹配单元确定所述连通组的类型，所述连通组的类型包括：延伸组和延展组；

30、匹配模块，用于按照所述连通组的类型为所述待匹配单元匹配相应的粗网格单元。

31、进一步地，所述单元搜索模块，包括：

32、分组模块，用于按照所述有限元模型中各未匹配单元的法向量对未匹配单元分组；

33、搜索模块，用于选取一单元组内任一未匹配单元作为所述待匹配单元，搜索所述待匹配单元相邻的未匹配单元和已匹配单元；

34、以及，将搜索到的与所述待匹配单元相邻的未匹配单元添加至所述连通组中并将其从所述单元组中删除。

35、进一步地，所述分组模块，具体用于：

36、用于计算未匹配单元的法向量；

37、在相同坐标系中若未匹配单元的法向量的角度差符合同组阈值，则确定未匹配单元为同一单元组。

38、进一步地，所述类型确定模块，包括：

39、计算模块，用于计算所述连通组内各所述相邻已匹配单元的法向量；

40、延伸组确定模块，用于若存在所述相邻已匹配单元的法向量与所述连通组内任一未匹配单元的法向量的角度差符合延伸组角度阈值，则所述连通组为所述延伸组；

41、延展组确定模块，用于若存在所述相邻已匹配单元的法向量与所述连通组内任一未匹配单元的法向量的夹角符合延展组角度阈值，则所述连通组为所述延展组。

42、进一步地，所述类型确定模块，还包括：

43、延展组角度阈值确定模块，具体用于：

44、计算所述未匹配单元的形心与相邻的已匹配单元的形心的距离；

45、所述延展组角度阈值α为：其中，s为未匹配单元的形心与相邻的已匹配单元的形心的距离，r为最小曲率半径。

46、进一步地，所述匹配模块，包括：

47、延伸组单元匹配模块，具体用于：

48、确定与所述延伸组中所述待匹配单元具有公共边的已匹配边界单元；

49、计算所述延伸组中所述待匹配单元与所述已匹配边界单元之间的距离，确定距离最小的所述已匹配边界单元对应的粗网格单元为所述待匹配单元匹配的粗网格单元。

50、进一步地，所述匹配模块，包括：

51、延展组单元匹配模块，具体用于：

52、计算经过所述延展组中待匹配单元形心的法向量，在法向量与所述待匹配单元的法向量相交的粗网格单元中，交点与所述待匹配单元的形心距离最小的粗网格单元为所述延展组中所述待匹配单元匹配的粗网格单元。

53、第三方面，提供了一种电子设备，包括：

54、一个或多个处理器；以及

55、与所述一个或多个处理器关联的存储器，所述存储器用于存储程序指令,所述程序指令在被所述一个或多个处理器读取执行时，执行如第一方面任一所述的方法。

56、第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如第一方面任一所述的方法。

57、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

58、本发明实施例公开的技术方案通过对有限元模型中的未匹配单元进行成组处理，确定连通组的类型，找到未匹配单元之间的位置关系，以及未匹配单元与已匹配单元的位置关系，对具有不同位置关系的未匹配单元分别匹配粗网格单元，可实现细网格模型中细网格单元与粗网格单元的全面匹配，解决了由于细网格模型与粗网格模型形状不同，而导致细网格单元不能全部与粗网格单元匹配的问题。