[发明专利]一种面向亿级大规模网格的CAE前后处理方法

说明书

本发明提供一种面向亿级大规模网格的CAE前后处理方法，包括以下步骤：通过草图、特征操作进行几何建模，或导入外部模型文件；基于组件的前处理交互并对建立的多个组件进行物理模型设置并对几何模型设置网格生成参数，生成百万级以内规模的网格验证操作的正确性；生成大规模网格；使用者通过更改执行记录的模型的网格生成参数设置，重新执行完成大规模网格的前处理；通过可视化方式显示用户选择计算结果文件。本发明提出的面向亿级大规模网格的CAE前后处理方法实现了亿级大规模网格案例的前后处理，并能够以脚本静默的方式实现高达十亿网格规模的案例前处理。

技术领域

本发明涉及计算机辅助工程的技术，应用于航天航空、机械工程、水文地质、电子电气、汽车船舶等领域，具体而言，尤其涉及一种面向亿级大规模网格的CAE前后处理方法。

背景技术

计算机辅助工程(Computer Aided Engineering，CAE)软件普遍通过网格对模型进行仿真计算。以最常见的有限元计算方法为例，基本思想是将模型离散化，用有限个容易分析的网格单元来表示复杂的原模型，网格单元之间通过有限个节点相互连接，然后根据变形协调条件综合求解。CAE前后处理指的就是在计算过程之前和之后的用户交互过程，具体分为前处理(建模、网格生成、物理模型设置)和后处理(结果可视化)。

工程级复杂案例需要更大规模网格才能实现更精确的仿真计算，当网格规模上升到亿级时，会导致现有CAE前后处理方法失效，相关软件无法正确输出仿真计算所需的案例文件，且用户交互卡顿，导致仿真失败。本发明提出一种面向亿级大规模网格的CAE前后处理方法，构建的软件可以支撑亿级大规模网格的CAE前后处理过程，满足仿真计算要求。

通用的CAE前后处理过程包括建模、网格生成、物理模型设置、结果可视化环节，承载了用户和CAE仿真过程的所有交互操作。现有的CAE前后处理方法缺乏对大规模网格的流程改进和策略优化，在网格数据存储、处理环节和可视化方面均面临计算机内存压力，大部分软件仅可处理百万级以内的网格，个别软件可以通过提升硬件配置勉强支撑千万级的网格，但会引起严重的用户交互卡顿，甚至无法正确输出仿真计算所需的案例文件，导致仿真失败。

发明内容

根据上述背景技术中提到的技术问题，而提供一种面向亿级大规模网格的CAE前后处理方法。本发明

一种面向亿级大规模网格的CAE前后处理方法，包括以下步骤：

步骤1：通过草图、特征操作进行几何建模，或导入外部模型文件；

步骤2：基于组件的前处理交互并对建立的多个组件进行物理模型设置并对几何模型设置网格生成参数，生成百万级以内规模的网格验证操作的正确性；

步骤3：生成大规模网格；使用者通过更改执行所述步骤2中记录的所述模型的网格生成参数设置，重新执行完成大规模网格的前处理；

步骤4：通过可视化方式显示用户选择计算结果文件。

进一步地，所述步骤2中通过全流程仿真脚本构建技术，对用户操作进行Python脚本封装，用户执行前处理交互操作时，自动记录并提交该操作对应的脚本，软件脚本引擎对该脚本进行解析并调用底层功能函数，实现用户操作。

进一步地，所述物理模型设置，包括：单元设置、材料设置以及边界和载荷设置。

进一步地，所述步骤3中对于大规模网格的前处理包括：网格生成算法并行封装以及大规模网格数据的存储。

进一步地，所述网格生成算法并行封装；通过一种基于粗网格分区的并行四面体网格生成方法，首先根据几何模型特征尺寸优先保证成功率生成粗网格作为分区依据，然后各分区根据用户设置的网格生成参数细化得到细网格，并将粗网格映射的几何特征信息对应到细网格上，在各个子区域之间不通信的情况下，保持子区域网格拓扑相融且共享节点编号一致。