本技術(shù)實(shí)施例涉及有限元分析領(lǐng)域，尤其涉及一種三維規(guī)則單元接觸面生成方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、有限元分析是利用數(shù)學(xué)近似的方法對真實(shí)物理系統(tǒng)(幾何和載荷工況)進(jìn)行模擬。利用簡單而又相互作用的元素(即單元)，就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無限未知量的真實(shí)系統(tǒng)。有限元分析方法已廣泛應(yīng)用結(jié)構(gòu)、巖土、熱物理等多種學(xué)科的工程問題分析。

2、現(xiàn)有成熟的有限元分析軟件較多，如ansys、abaqus、comsol?multiphysics等等，相關(guān)軟件中一般帶有多種結(jié)構(gòu)接觸面設(shè)置方法等，但軟件自帶的接觸面仍存在無法滿足模擬分析需要的情況，因此需要分析人員基于二次開發(fā)自生成所需的接觸面。

3、目前，現(xiàn)有有限元分析軟件中自帶的接觸面生成方法，存在不能滿足模擬分析人員需要的情況，因此需要分析人員基于二次開發(fā)生成所需的接觸面。接觸面生成包括生成接觸面單元和賦予接觸面屬性，其中生成接觸面單元是核心步驟，但在目前現(xiàn)有的有限元分析軟件中，僅有軟件自身提供的單元節(jié)點(diǎn)連接規(guī)則，在面對實(shí)際問題是無法根據(jù)分析人員需求生成所需的接觸面，因此，一種自動(dòng)、高效、準(zhǔn)確的生成部件之間接觸面的方法亟待開發(fā)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于上述技術(shù)問題，本技術(shù)實(shí)施例提供一種三維規(guī)則單元接觸面生成方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，旨在如何自動(dòng)、高效、準(zhǔn)確的生成部件之間接觸面。

2、本技術(shù)實(shí)施例第一方面提供了一種三維規(guī)則單元接觸面生成方法，所述方法包括：

3、獲取目標(biāo)模型，所述目標(biāo)模型包括至少第一部件和第二部件，所述第一部件與所述第二部件相互接觸，且每個(gè)部件包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)；

4、基于第一接觸條件和第二接觸條件，對所述第一部件與所述第二部件的節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行篩選，得到第一節(jié)點(diǎn)集合以及第二節(jié)點(diǎn)集合，所述第一接觸條件用于表征節(jié)點(diǎn)是否符合目標(biāo)接觸面的形狀信息，所述第二接觸條件用于表征節(jié)點(diǎn)是否符合目標(biāo)接觸面的位置信息；

5、在所述第一節(jié)點(diǎn)集合以及第二節(jié)點(diǎn)集合中分別獲取相鄰節(jié)點(diǎn)之間的第一節(jié)點(diǎn)距離，并基于所有節(jié)點(diǎn)距離中的最小值確定為距離閾值；

6、獲取所述第一節(jié)點(diǎn)集合中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)集合中所有節(jié)點(diǎn)之間的第二節(jié)點(diǎn)距離；

7、基于所述距離閾值以及所述第二節(jié)點(diǎn)距離，將所述第一節(jié)點(diǎn)集合與所述第二節(jié)點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匹配，得到多個(gè)節(jié)點(diǎn)組；

8、將所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)組中節(jié)點(diǎn)按照預(yù)設(shè)形狀進(jìn)行組合，得到多個(gè)接觸面單元；

9、將所述多個(gè)接觸面單元組合為目標(biāo)接觸面。

10、可選地，基于第一接觸條件和第二接觸條件，對所述第一部件與所述第二部件的節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行篩選，得到第一節(jié)點(diǎn)集合以及第二節(jié)點(diǎn)集合，包括：獲取所述形狀信息以及所述位置信息；

11、基于所述形狀信息，確定接觸面方程；

12、以所述位置信息為依據(jù)，基于所述第一部件與所述第二部件中所有節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息，確定節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)范圍；

13、基于所述接觸面方程對所述第一部件與所述第二部件的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行篩選，將滿足所述接觸面方程的節(jié)點(diǎn)，作為滿足所述第一接觸條件的節(jié)點(diǎn)；

14、基于所述節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)范圍對所述第一部件與所述第二部件的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行篩選，將處于所述節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，作為滿足所述第二接觸條件的節(jié)點(diǎn)；

15、基于所述第一部件中同時(shí)滿足所述第一接觸條件和所述第二接觸條件的節(jié)點(diǎn)，生成所述第一節(jié)點(diǎn)集合；

16、基于所述第二部件中同時(shí)滿足所述第一接觸條件和所述第二接觸條件的節(jié)點(diǎn)，生成所述第二節(jié)點(diǎn)集合。

17、可選地，在所述第一節(jié)點(diǎn)集合以及第二節(jié)點(diǎn)集合中分別獲取相鄰節(jié)點(diǎn)之間的第一節(jié)點(diǎn)距離，并基于所有節(jié)點(diǎn)距離中的最小值確定為距離閾值，包括：

18、基于所述第一節(jié)點(diǎn)集合中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息，確定所述第一節(jié)點(diǎn)集合中相鄰節(jié)點(diǎn)之間的第一節(jié)點(diǎn)距離；

19、基于所述第二節(jié)點(diǎn)集合中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息，確定所述第二節(jié)點(diǎn)集合中相鄰節(jié)點(diǎn)之間的第一節(jié)點(diǎn)距離；

20、將所述第一節(jié)點(diǎn)集合中相鄰節(jié)點(diǎn)之間的第一節(jié)點(diǎn)距離以及第二節(jié)點(diǎn)集合中相鄰節(jié)點(diǎn)之間的第一節(jié)點(diǎn)距離中的最小值，作為最小第一節(jié)點(diǎn)距離；

21、將所述最小第一節(jié)點(diǎn)距離按照預(yù)設(shè)比例進(jìn)行縮小，得到所述距離閾值。

22、可選地，獲取所述第一節(jié)點(diǎn)集合中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)集合中所有節(jié)點(diǎn)之間的第二節(jié)點(diǎn)距離，包括：

23、基于所述第一節(jié)點(diǎn)集合以及所述第二節(jié)點(diǎn)集合中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息，得到所述第一節(jié)點(diǎn)集合中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)集合中所有節(jié)點(diǎn)之間的第一坐標(biāo)差、第二坐標(biāo)差、第三坐標(biāo)差；

24、將所述第一坐標(biāo)差、所述第二坐標(biāo)差以及所述第三坐標(biāo)差的絕對值求和，得到所述第二節(jié)點(diǎn)距離。

25、可選地，基于所述距離閾值以及所述第二節(jié)點(diǎn)距離，將所述第一節(jié)點(diǎn)集合與所述第二節(jié)點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匹配，得到多個(gè)節(jié)點(diǎn)組，包括：

26、將所述第一節(jié)點(diǎn)集合中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)集合中的所有節(jié)點(diǎn)的第二節(jié)點(diǎn)距離與所述距離閾值進(jìn)行對比；

27、在所述第二節(jié)點(diǎn)距離小于所述距離閾值的情況下，將所述第二節(jié)點(diǎn)距離對應(yīng)的第一節(jié)點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)組。

28、可選地，所述預(yù)設(shè)形狀為三角形，將所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)組中節(jié)點(diǎn)按照預(yù)設(shè)形狀進(jìn)行組合，得到多個(gè)接觸面單元，包括：

29、獲取第一邊界方程和第二邊界方程，所述第一邊界方程和所述第二邊界方程用于分別表征連接多個(gè)第一節(jié)點(diǎn)集合中節(jié)點(diǎn)的第一邊界和第二邊界，且所述第一邊界和所述第二邊界互相平行且相鄰設(shè)置；

30、基于所述第一節(jié)點(diǎn)集合中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息以及所述第一邊界方程，確定第一邊界上相鄰的第一生成節(jié)點(diǎn)和第二生成節(jié)點(diǎn)；

31、基于所述第一生成節(jié)點(diǎn)與所述第二生成節(jié)點(diǎn)以及所述第二邊界方程，確定第三生成節(jié)點(diǎn)，所述第三生成節(jié)點(diǎn)為所述第二邊界上距離所述第一生成節(jié)點(diǎn)與所述第二生成節(jié)點(diǎn)最近的節(jié)點(diǎn)；

32、將所述第一生成節(jié)點(diǎn)、所述第二生成節(jié)點(diǎn)、所述第三生成節(jié)點(diǎn)分別對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)組組合為所述接觸面單元。

33、可選地，所述目標(biāo)模型包括多個(gè)內(nèi)部單元，在得到所述接觸面單元之后，所述方法還包括：

34、基于所述內(nèi)部單元的節(jié)點(diǎn)順序，生成目標(biāo)排列順序；

35、基于所述接觸面單元中的任意兩個(gè)生成節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息，得到多個(gè)邊向量；

36、基于任意兩個(gè)邊向量的向量積的正負(fù)，確定所述接觸面單元的初始排列順序；

37、在所述初始排列順序與所述目標(biāo)排列順序不一致的情況下，按照所述目標(biāo)排列順序?qū)λ鼋佑|面單元的生成節(jié)點(diǎn)重新排序。

38、本技術(shù)實(shí)施例第二方面提供了一種三維規(guī)則單元接觸面生成裝置，所述裝置包括：

39、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取目標(biāo)模型，所述目標(biāo)模型包括至少第一部件和第二部件，所述第一部件與所述第二部件相互接觸，且每個(gè)部件包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)；

40、節(jié)點(diǎn)篩選模塊，用于基于第一接觸條件和第二接觸條件，對所述第一部件與所述第二部件的節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行篩選，得到第一節(jié)點(diǎn)集合以及第二節(jié)點(diǎn)集合，所述第一接觸條件用于表征節(jié)點(diǎn)符合目標(biāo)接觸面的形狀信息，所述第二接觸條件用于表征節(jié)點(diǎn)符合目標(biāo)接觸面的位置信息；

41、距離閾值確定模塊，用于在所述第一節(jié)點(diǎn)集合以及第二節(jié)點(diǎn)集合中分別獲取相鄰節(jié)點(diǎn)之間的第一節(jié)點(diǎn)距離，并基于所有節(jié)點(diǎn)距離中的最小值確定為距離閾值；

42、第二節(jié)點(diǎn)距離確定模塊，用于獲取所述第一節(jié)點(diǎn)集合中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)集合中所有節(jié)點(diǎn)之間的第二節(jié)點(diǎn)距離；

43、節(jié)點(diǎn)組生成模塊，用于基于所述距離閾值以及所述第二節(jié)點(diǎn)距離，將所述第一節(jié)點(diǎn)集合與所述第二節(jié)點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匹配，得到多個(gè)節(jié)點(diǎn)組；

44、單元生成模塊，用于將所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)組中節(jié)點(diǎn)按照預(yù)設(shè)形狀進(jìn)行組合，得到多個(gè)接觸面單元；

45、接觸面生成模塊，用于將所述多個(gè)接觸面單元組合為目標(biāo)接觸面。

46、可選地，所述節(jié)點(diǎn)篩選模塊，包括：

47、信息獲取子模塊，用于獲取所述形狀信息以及所述位置信息；

48、接觸面方程確定子模塊，用于基于所述形狀信息，確定接觸面方程；

49、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)范圍確定子模塊，用于以所述位置信息為依據(jù)，基于所述第一部件與所述第二部件中所有節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息，確定節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)范圍；

50、第一接觸條件篩選子模塊，用于基于所述接觸面方程對所述第一部件與所述第二部件的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行篩選，將滿足所述接觸面方程的節(jié)點(diǎn)，作為滿足所述第一接觸條件的節(jié)點(diǎn)；

51、第二接觸條件篩選子模塊，用于基于所述節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)范圍對所述第一部件與所述第二部件的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行篩選，將處于所述節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，作為滿足所述第二接觸條件的節(jié)點(diǎn)；

52、第一節(jié)點(diǎn)集合生成子模塊，用于基于所述第一部件中同時(shí)滿足所述第一接觸條件和所述第二接觸條件的節(jié)點(diǎn)，生成所述第一節(jié)點(diǎn)集合；

53、第二節(jié)點(diǎn)集合生成子模塊，用于基于所述第二部件中同時(shí)滿足所述第一接觸條件和所述第二接觸條件的節(jié)點(diǎn)，生成所述第二節(jié)點(diǎn)集合。

54、可選地，所述距離閾值確定模塊，包括：

55、第一節(jié)點(diǎn)距離確定子模塊，用于基于所述第一節(jié)點(diǎn)集合中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息，確定所述第一節(jié)點(diǎn)集合中相鄰節(jié)點(diǎn)之間的第一節(jié)點(diǎn)距離；以及，基于所述第二節(jié)點(diǎn)集合中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息，確定所述第二節(jié)點(diǎn)集合中相鄰節(jié)點(diǎn)之間的第一節(jié)點(diǎn)距離；

56、最小第一節(jié)點(diǎn)距離生成子模塊，用于將所述第一節(jié)點(diǎn)集合中相鄰節(jié)點(diǎn)之間的第一節(jié)點(diǎn)距離以及第二節(jié)點(diǎn)集合中相鄰節(jié)點(diǎn)之間的第一節(jié)點(diǎn)距離中的最小值，作為最小第一節(jié)點(diǎn)距離；

57、距離閾值生成子模塊，用于將所述最小第一節(jié)點(diǎn)距離按照預(yù)設(shè)比例進(jìn)行縮小，得到所述距離閾值。

58、可選地，所述第二節(jié)點(diǎn)距離確定模塊，包括：

59、坐標(biāo)差確認(rèn)子模塊，用于基于所述第一節(jié)點(diǎn)集合以及所述第二節(jié)點(diǎn)集合中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息，得到所述第一節(jié)點(diǎn)集合中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)集合中所有節(jié)點(diǎn)之間的第一坐標(biāo)差、第二坐標(biāo)差、第三坐標(biāo)差；

60、第二節(jié)點(diǎn)距離計(jì)算子模塊，用于將所述第一坐標(biāo)差、所述第二坐標(biāo)差以及所述第三坐標(biāo)差的絕對值求和，得到所述第二節(jié)點(diǎn)距離。

61、可選地，所述節(jié)點(diǎn)組生成模塊，包括：

62、距離閾值比較子模塊，用于將所述第一節(jié)點(diǎn)集合中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)集合中的所有節(jié)點(diǎn)的第二節(jié)點(diǎn)距離與所述距離閾值進(jìn)行對比；

63、節(jié)點(diǎn)組確認(rèn)子模塊，用于在所述第二節(jié)點(diǎn)距離小于所述距離閾值的情況下，將所述第二節(jié)點(diǎn)距離對應(yīng)的第一節(jié)點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)組。

64、可選地，所述單元生成模塊，包括：

65、邊界方程生成子模塊，用于獲取第一邊界方程和第二邊界方程，所述第一邊界方程和所述第二邊界方程用于分別表征連接多個(gè)第一節(jié)點(diǎn)集合中節(jié)點(diǎn)的第一邊界和第二邊界，且所述第一邊界和所述第二邊界互相平行且相鄰設(shè)置；

66、第一節(jié)點(diǎn)確定子模塊，用于基于所述第一節(jié)點(diǎn)集合中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息以及所述第一邊界方程，確定第一邊界上相鄰的第一生成節(jié)點(diǎn)和第二生成節(jié)點(diǎn)；

67、第二節(jié)點(diǎn)確定子模塊，用于基于所述第一生成節(jié)點(diǎn)與所述第二生成節(jié)點(diǎn)以及所述第二邊界方程，確定第三生成節(jié)點(diǎn)，所述第三生成節(jié)點(diǎn)為所述第二邊界上距離所述第一生成節(jié)點(diǎn)與所述第二生成節(jié)點(diǎn)最近的節(jié)點(diǎn)；

68、接觸面單元確定子模塊，用于將所述第一生成節(jié)點(diǎn)、所述第二生成節(jié)點(diǎn)、所述第三生成節(jié)點(diǎn)分別對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)組組合為所述接觸面單元。

69、可選地，所述單元生成模塊，還包括：

70、目標(biāo)排列順序生成子模塊，用于基于所述內(nèi)部單元的節(jié)點(diǎn)順序，生成目標(biāo)排列順序；

71、邊向量生成子模塊，用于基于所述接觸面單元中的任意兩個(gè)生成節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息，得到多個(gè)邊向量；

72、初始排列順序生成子模塊，用于基于任意兩個(gè)邊向量的向量積的正負(fù)，確定所述接觸面單元的初始排列順序；

73、排序子模塊，用于在所述初始排列順序與所述目標(biāo)排列順序不一致的情況下，按照所述目標(biāo)排列順序?qū)λ鼋佑|面單元的生成節(jié)點(diǎn)重新排序。

74、本技術(shù)實(shí)施例第三方面提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括：包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被該處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如本技術(shù)實(shí)施例第一方面的三維規(guī)則單元接觸面生成方法。

75、本技術(shù)實(shí)施例第四方面提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)本技術(shù)實(shí)施例第一方面的三維規(guī)則單元接觸面生成方法。

76、通過本技術(shù)實(shí)施例的三維規(guī)則單元接觸面生成方法，獲取目標(biāo)模型，所述目標(biāo)模型包括至少第一部件和第二部件，所述第一部件與所述第二部件相互接觸，且每個(gè)部件包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)；基于第一接觸條件和第二接觸條件，對所述第一部件與所述第二部件的節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行篩選，得到第一節(jié)點(diǎn)集合以及第二節(jié)點(diǎn)集合，所述第一接觸條件用于表征節(jié)點(diǎn)是否符合目標(biāo)接觸面的形狀信息，所述第二接觸條件用于表征節(jié)點(diǎn)是否符合目標(biāo)接觸面的位置信息；在所述第一節(jié)點(diǎn)集合以及第二節(jié)點(diǎn)集合中分別獲取相鄰節(jié)點(diǎn)之間的第一節(jié)點(diǎn)距離，并基于所有節(jié)點(diǎn)距離中的最小值確定為距離閾值；獲取所述第一節(jié)點(diǎn)集合中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)集合中所有節(jié)點(diǎn)之間的第二節(jié)點(diǎn)距離；基于所述距離閾值以及所述第二節(jié)點(diǎn)距離，將所述第一節(jié)點(diǎn)集合與所述第二節(jié)點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匹配，得到多個(gè)節(jié)點(diǎn)組；將所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)組中節(jié)點(diǎn)按照預(yù)設(shè)形狀進(jìn)行組合，得到多個(gè)接觸面單元；將所述多個(gè)接觸面單元組合為目標(biāo)接觸面。

77、在本實(shí)施例中，本技術(shù)通過獲取目標(biāo)接觸面的形狀信息以及位置信息，對相互接觸的部件的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重組，得到分屬于不同部件的接觸面位置的節(jié)點(diǎn)，并基于不同部件的接觸面位置的節(jié)點(diǎn)生成目標(biāo)接觸面，實(shí)現(xiàn)了三維規(guī)則單元接觸面的快速自動(dòng)生成，極大提高了有限元模擬分析工作的效率和準(zhǔn)確率。