[发明专利]用于基于计算机的模拟的快速方法

说明书

实施例提供用于执行现实世界物体的基于计算机的模拟的方法和系统。在一个此类实施例中，获得基于网格的模型，其表示现实世界物体且由各自具有几何性质的多个网格元素构成。随后，使用所述基于网格的模型执行所述现实世界物体的物理行为的模拟。根据实施例，执行所述模拟包含：对于至少一个网格元素，依据所述几何性质修改用于确定所述物理行为的材料性质的测量值、数量或水平。

技术领域

背景技术

市场上提供了许多用于设计和模拟现实世界的物体等部件或部件组合件的已有产品和模拟系统。此类系统通常采用计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助工程(CAE)程序。这些系统使得用户能够构造、操控和模拟物体或物体组合件的复杂三维模型。这些CAD和CAE系统使用边或线，在某些情况下使用面，来提供物体(本文中的“建模物体”)的模型表示。线、边、面或多边形可以用多种方式表示，例如，用非均匀有理基本样条(NURBS)表示。

这些CAD系统管理建模物体的部件或部件组合件，主要是几何形状的规格。具体地说，CAD文件含有规格，根据该规格产生几何形状。根据几何形状产生三维CAD模型或模型表示。规格、几何形状和CAD模型/表示可以存储在单个CAD文件或多个CAD文件中。CAD系统包含用于直观地向设计者表示在3维空间中表示的建模物体的图形工具；这些工具专门用来显示复杂的现实世界物体。例如，一个组合件可含有数千个部件。CAD系统可用于管理现实世界物体的三维模型，这些三维模型存储在电子文件中。

CAD和CAE系统的出现为物体提供了各种表示可能性，例如基于网格的模型。CAD模型通常近似为基于网格的模型，以实现离散数值计算。因此，基于网格的模型可以近似，例如表示，一个或多个部件或整个组合件。示例基于网格的模型是有限元网格，它是被称为节点的点的系统，这些点进行互连以形成栅格，称为网格。基于网格的模型可以一种使得基于网格的模型具有它所表示的一个或多个基础现实世界物体的性质(例如，物理、材料或其它基于物理学的性质)的方式进行编程。示例性质包含硬度(力与位移的比)、可塑性(不可逆应变)和粘度(一个层在邻近层上的流动阻力)，等等。当有限元网格或本领域中已知的其它这类基于网格的模型以此方式编程时，它可用于执行所述模型表示的现实世界物体的模拟。例如，基于网格的模型可用于表示车辆的内腔、环绕某一结构的声学流体，或任何数目的现实世界物体。此外，CAD和CAE系统以及基于网格的模型可以用来模拟工程系统，例如现实世界物理系统，如汽车、飞机、建筑物和桥梁，以及其它实例。此外，CAE系统可用于模拟这些基于物理学的系统的任一种行为和行为组合，例如噪声和振动。

发明内容

本发明的实施例大体上涉及计算机程序和系统的领域，并且具体地说，涉及产品设计和模拟的领域。如上文所描述，存在计算机辅助系统，用于模拟现实世界物理物体，且更具体地说，模拟物体的基于物理学的特性。但是，这些现有系统可得益于提高速度和效率的过程。提高模拟功能的速度和效率改进了现实世界物体设计，并且同样改进了基于这些改进的设计制造的现实世界物体。本发明的实施例提供了这样的功能。

一个此类示例实施例提供一种用于执行现实世界物体的基于计算机的模拟的计算机实施方法。具体地说，所述方法开始于获得表示现实世界物体的基于网格的模型。所述基于网格的模型由各自具有几何性质的多个网格元素构成。接着，所述方法使用所述基于网格的模型执行所述现实世界物体的物理行为(基于物理学的特性)的模拟。执行所述模拟包含：依据网格几何性质，修改，即，校正，用于确定所述模型的所述多个网格元素中的至少一个网格元素的物理行为的材料性质(其测量值或数量)。换句话说，根据实施例，网格元素的材料性质的测量值(即，数量或水平)基于所述网格元素的几何性质来改变，以校正所述模拟中的误差/不准确之处。根据实施例，所述材料性质的修改校正离散化误差，所述离散化误差由现实世界物体的模型离散化导致，即，由使用基于网格的模型表示现实世界物体导致。