一种模型组件的管理及仿真方法和系统与流程

本发明属于计算机应用，涉及一种模型组件的管理及仿真方法和系统。

背景技术：

1、cae（computer aided engineering）是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学和电磁场分布、电压电流分布、雷达散射性能等电磁学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。现已成为工程和产品结构分析中（如航空、航天、机械、土木结构等领域）必不可少的数值计算工具，同时也是分析各类问题的一种重要手段。

2、现有的cae软件，在仿真不同材料相交的模型时，通常需要预先处理模型才能正常进行仿真，否则会出现材料重叠引发的一系列问题。例如，对于微带线转带状线装置模型，其中有一些作为导线和地的铜柱，穿透了中间若干层介质，即不同材料的模型组件产生了冲突。如果直接使用未经任何处理的模型进行计算，计算结果会出现错误，甚至无法完成计算。

3、遇到这类问题，常规的处理方式包括：1、使用布尔运算进行模型处理，消除重叠处的介质材料模型，保留导体材料模型；2、在处理模型的过程中，将导体材料组件覆盖介质材料组件。

4、其中，使用布尔运算进行模型处理的方式有，在cae软件内手动选择模型进行布尔运算操作，和使用外部软件进行布尔运算操作。目前市面上主流的cae软件都具有布尔运算功能，因此商业cae软件采用软件内布尔运算的方式较多。

5、一些功能较为完善的cae软件，通常会包含将导体材料组件覆盖介质材料组件的方式，例如ansys的set material override功能，可以在模型的前处理网格划分过程中，将金属材料覆盖介质材料，从而达到减少模型操作步骤的目的。

6、但是，无论是哪种处理方式，都存在如下缺陷：

7、1、仿真不同材料相交的复杂模型时，模型处理步骤较为繁琐，尤其是涉及复杂电路板的模型。

8、2、只能处理导体和介质之间的冲突，无法处理不同种类的导体、不同种类的介质、端口和导体、端口和介质之间的材料冲突问题。

9、因此，针对上述现有技术中存在的缺陷，需要研发一种模型组件的管理及仿真方法和系统，以便于减少仿真时模型处理的步骤。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种模型组件的管理及仿真方法和系统，其能够解决现有cae软件仿真复杂模型时模型处理步骤繁琐、处理材料冲突能力有限的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种模型组件的管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、1）、构建线性表，所述线性表包括端口线性表和多个分组组件线性表，所述端口线性表用于存储模型的所有端口的相关数据信息，将模型的各个组件按照材料分成了多个组别且所述多个分组组件线性表分别用于存储属于一个组别的所有组件的相关数据信息；

5、2）、在所述分组组件线性表中给其所存储的属于一个组别的所有组件赋予材料属性；

6、3）、在所述端口线性表中为其存储的所有端口赋予优先级且在所述分组组件线性表中根据所述材料属性为其存储的所有组件赋予优先级，其中，端口的优先级大于金属材料组件的优先级且金属材料组件的优先级大于非金属材料组件的优先级。

7、优选地，所述步骤2）具体包括：

8、2.1）、在所述分组组件线性表中存储组件材料属性指针；

9、2.2）、构建材料索引总表，在所述材料索引总表中存储各种材料分类的材料分类指针并通过所述组件材料属性指针将所述分组组件线性表与所述材料索引总表关联起来；

10、2.3）、构建多个材料分类表，在每个所述材料分类表中分别存储对应材料分类的材料种类指针并通过所述材料分类指针将所述材料索引总表与所述材料分类表关联起来；

11、2.4）、构建多个材料种类表，在每个所述材料种类表中分别存储对应材料种类的各个具体材料名称并通过所述材料种类指针将所述材料分类表与所述材料种类表关联起来。

12、还提供一种模型组件的管理系统，其特征在于，包括：

13、线性表，所述线性表包括端口线性表和多个分组组件线性表，其中，所述端口线性表用于存储模型的所有端口的相关数据信息，将模型的各个组件按照材料分成了多个组别且所述多个分组组件线性表分别用于存储属于一个组别的所有组件的相关数据信息；

14、材料属性赋予模块，用于在所述分组组件线性表中给其所存储的属于一个组别的所有组件赋予材料属性；

15、优先级赋予模块，用于在所述端口线性表中为其存储的所有端口赋予优先级且在所述分组组件线性表中根据所述材料属性为其存储的所有组件赋予优先级，其中，端口的优先级大于金属材料组件的优先级且金属材料组件的优先级大于非金属材料组件的优先级。

16、优选地，所述分组组件线性表中存储有组件材料属性指针；并且，所述系统进一步包括：

17、材料索引总表，所述材料索引总表中存储有各种材料分类的材料分类指针并通过所述组件材料属性指针将所述分组组件线性表与所述材料索引总表关联起来；

18、多个材料分类表，每个所述材料分类表中分别存储有对应材料分类的材料种类指针并通过所述材料分类指针将所述材料索引总表与所述材料分类表关联起来；

19、多个材料种类表，每个所述材料种类表中分别存储有对应材料种类的各个具体材料名称并通过所述材料种类指针将所述材料分类表与所述材料种类表关联起来。

20、此外，本发明还提供一种模型组件的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

21、1）、构建线性表，所述线性表包括端口线性表和多个分组组件线性表，所述端口线性表用于存储模型的所有端口的相关数据信息，将模型的各个组件按照材料分成了多个组别且所述多个分组组件线性表分别用于存储属于一个组别的所有组件的相关数据信息；

22、2）、在所述分组组件线性表中给其所存储的属于同一组别的所有组件赋予材料属性；

23、3）、在所述端口线性表中为其存储的所有端口赋予优先级且在所述分组组件线性表中根据所述材料属性为其存储的所有组件赋予优先级，其中，端口的优先级大于金属材料组件的优先级且金属材料组件的优先级大于非金属材料组件的优先级；

24、4）、进行仿真设置；

25、5）、进行仿真预处理；

26、6）、进行仿真计算。

27、优选地，所述步骤5）具体包括：

28、5.1）、对所有端口和组件的优先级进行归一化处理；

29、5.2）、按照归一化处理后的优先级，对模型进行重组，其中，对于具有不同材料属性的两个组件的相交部分，取其材料属性为优先级较高的组件的材料属性。

30、优选地，所述步骤5）还包括：

31、5.3）、对重组后的模型进行网格离散。

32、优选地，所述步骤4）具体包括：

33、4.1）、加入仿真部件，所述仿真部件包括端口、边界条件和场监视器；

34、4.2）、设置仿真参数，所述仿真参数包括电磁参数、热参数、网格离散参数、激励信号参数和仿真结束判据参数。

35、最后，还提供一种模型组件的仿真系统，其特征在于，包括：

36、线性表，所述线性表包括端口线性表和多个分组组件线性表，其中，所述端口线性表用于存储模型的所有端口的相关数据信息，将模型的各个组件按照材料分成了多个组别且所述多个分组组件线性表分别用于存储属于一个组别的所有组件的相关数据信息；

37、材料属性赋予模块，用于在所述分组组件线性表中给其所存储的属于一个组别的所有组件赋予材料属性；

38、优先级赋予模块，用于在所述端口线性表中为其存储的所有端口赋予优先级且在所述分组组件线性表中根据所述材料属性为其存储的所有组件赋予优先级，其中，端口的优先级大于金属材料组件的优先级且金属材料组件的优先级大于非金属材料组件的优先级；

39、仿真设置模块，用于进行仿真设置；

40、仿真预处理模块，用于进行仿真预处理；

41、仿真计算模块，用于进行仿真计算。

42、优选地，所述仿真预处理模块包括：

43、归一化处理子模块，其用于对所有端口和组件的优先级进行归一化处理；

44、模型重组子模块，其用于按照归一化处理后的优先级，对模型进行重组，其中，对于具有不同材料属性的两个组件的相交部分，取其材料属性为优先级较高的组件的材料属性。

45、与现有技术相比，本发明的模型组件的管理及仿真方法和系统具有如下有益技术效果中的一者或多者：

46、1、本发明通过为端口、金属材料组件和非金属材料组件设置不同的优先级，并对不同材料组件的相交部分进行重组，可以避免频繁进行布尔运算来修改模型。

47、2、本发明可以方便管理不同材料组件的优先级，例如，导体组件与介质组件之间的优先级、端口和导体组件之间的优先级、端口和介质组件之间的优先级等等。