在統(tǒng)一平臺下實現(xiàn)多物理場強(qiáng)弱耦合分析的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于計算機(jī)輔助工程領(lǐng)域，具體的說是設(shè)及一種在統(tǒng)一平臺下實現(xiàn)多物理 場強(qiáng)弱禪合分析的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 跨學(xué)科問題和多物理場禪合問題在工程設(shè)計中很常見并且已經(jīng)成為工程設(shè)計中 關(guān)鍵和具有挑戰(zhàn)性的環(huán)節(jié)。多物理場禪合問題設(shè)及到結(jié)構(gòu)、流體、溫度、電磁和噪聲等。在 工程應(yīng)用中碰到的強(qiáng)禪合問題和弱禪合問題，依據(jù)問題的特性，強(qiáng)禪合方法和弱禪合方法 有各自的優(yōu)勢和不同的適用范圍。強(qiáng)禪合方法是通過集成多物理場禪合模型的整體控制方 程，來實現(xiàn)多物理場禪合模型的物理變量的直接求解W及同時更新，最終獲取多物理場禪 合模型的解。該樣的多物理場禪合模型也叫做強(qiáng)禪合模型。而弱禪合方法，是對多物理場 禪合模型中的各個子模型（可W是單獨(dú)的物理場模型，也可W是獨(dú)立的強(qiáng)禪合模型）采用 基于載荷傳遞的方法來進(jìn)行子系統(tǒng)間的迭代計算，直至到達(dá)收斂標(biāo)準(zhǔn)，獲得整個多物理場 禪合模型的解。該樣的多物理場禪合模型也叫做弱禪合模型。為全面、可靠、高效地解決多 場禪合問題，強(qiáng)、弱禪合兩種方法互為補(bǔ)充而且缺一不可。但是由于該兩種方法在求解策略 上的差異，使得它們難W在統(tǒng)一平臺下共同實現(xiàn)，具體的說，難W在統(tǒng)一的用戶圖形界面平 臺W及統(tǒng)一的求解器平臺下，實現(xiàn)多物理場強(qiáng)、弱禪合分析的有機(jī)統(tǒng)一。目前為止的商業(yè)軟 件都不能統(tǒng)一的融合兩種禪合平臺。
[0003] 美國的ADINA專注于強(qiáng)禪合分析，但不能進(jìn)行弱禪合求解；而弱禪合分析則往往 通過不同分析軟件間的輸入輸出來完成數(shù)據(jù)傳遞，比如使用ANSYS結(jié)構(gòu)分析軟件求解結(jié)構(gòu) 問題，F(xiàn)luent軟件求解流體問題；其中，美國的ANSYS-MFX作為ANSYS公司的內(nèi)部驅(qū)動器， 只支持該公司出品的軟件間的弱禪合求解，德國的MpCCI支持作為不同軟件的驅(qū)動器，不 能進(jìn)行前處理的統(tǒng)一設(shè)定，也不支持查看后處理結(jié)果。
[0004] 綜上所述，在實際使用過程中：當(dāng)用戶需要求解弱禪合或同時包含強(qiáng)、弱禪合的分 析問題時，如果不能在統(tǒng)一界面下完成禪合分析過程，則存在如下問題：
[0005] 用戶不能針對所分析的問題的特點，靈活地選取強(qiáng)禪合或弱禪合分析。
[0006] 用戶可能需要購置多套軟件來完成特定的禪合分析，代價較大。
[0007] 用戶可能需要在不同的軟件平臺下進(jìn)行前處理，如模型創(chuàng)建、設(shè)定等，學(xué)習(xí)成本 高，時間開銷大。
[000引 由于不同的軟件平臺中的求解器一般完全保持獨(dú)立，在進(jìn)行禪合分析，特別是弱 禪合分析時，禪合求解的穩(wěn)定性和精度往往難W保證。
[0009] 由于不是基于統(tǒng)一的軟件平臺，不同軟件平臺的后處理結(jié)果，如云圖顯示，動畫功 能，W及數(shù)據(jù)提取將會存在較大差異，不方便用戶使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種在統(tǒng)一的平臺下，來實現(xiàn) 結(jié)構(gòu)、流體、溫度、電磁、噪聲等多物理場之間的任意強(qiáng)禪合和弱禪合仿真分析的系統(tǒng)。
[0011] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0012] 在統(tǒng)一平臺下實現(xiàn)多物理場強(qiáng)弱禪合分析的系統(tǒng)，其特征在于：
[0013] 包括；物理場模型創(chuàng)建模塊、多物理場模型管理模塊、多物理場禪合管理模塊、統(tǒng) 一輸入文件生成模塊、求解器模塊、跨程序弱禪合控制器模塊、求解驅(qū)動模塊W及統(tǒng)一的結(jié) 果后處理模塊；
[0014] 其中所述物理場模型創(chuàng)建模塊，用于創(chuàng)建若干物理場模型，完成對各個物理場模 型的設(shè)定；
[0015] 進(jìn)一步的，所述的物理場模型創(chuàng)建模塊包括：基于Qt平臺開發(fā)的圖形用戶界面 平臺下的求解條件設(shè)定子模塊，組件創(chuàng)建和導(dǎo)入子模塊，材料、單元類型及邊界條件設(shè)定子 模塊；其中，所述組件創(chuàng)建和導(dǎo)入子模塊，用于生成物理場分析所需要的組件，其組件創(chuàng)建 過程是指在基于Qt平臺開發(fā)的用戶圖形界面平臺下，通過交互式的圖形界面操作，完成節(jié) 點、單元的選擇，對被選擇的節(jié)點或單元創(chuàng)建集合，并在指定的物理場模型下生成相應(yīng)組件 并命名；組件的導(dǎo)入過程是指從外部導(dǎo)入已經(jīng)創(chuàng)建好組件信息的網(wǎng)格，直接生成相應(yīng)組件。
[0016] 所述多物理場模型管理模塊，用于統(tǒng)一管理所述物理場模型創(chuàng)建模塊所創(chuàng)建的各 個物理場模型，完成對多物理場模型的設(shè)定；
[0017] 進(jìn)一步的，所述多物理場模型管理模塊包括；在同一個用戶界面圖形下對所述的 物理場創(chuàng)建模塊所創(chuàng)建的物理場模型進(jìn)行編輯的增加、刪除、編輯功能子模塊；多物理場材 料庫管理子模塊；物理場求解條件預(yù)先設(shè)定子模塊，W及物理場模型邊界條件、單元類型過 濾子模塊。
[001引其中，所述多物理場材料庫管理子模塊用于實現(xiàn)材料的多物理場屬性的分類管 理，用戶可根據(jù)已創(chuàng)建的物理場模型和組件信息對材料的多物理場屬性進(jìn)行分類激活和輸 入設(shè)定；物理場求解條件預(yù)先設(shè)定子模塊用于對每一個物理場模型創(chuàng)建模塊預(yù)設(shè)相應(yīng)的 物理場模型求解條件，并允許用戶在所述的物理場模型創(chuàng)建模塊中的求解條件設(shè)定子模塊 下，在規(guī)定范圍內(nèi)修改設(shè)定；物理場模型邊界條件、單元類型過濾子模塊用于對每一個物理 場模型創(chuàng)建子模塊中的邊界條件和單元類型的設(shè)定按照相應(yīng)的物理場模型的類別進(jìn)行過 濾。
[0019] 進(jìn)一步的，所述多物理場禪合管理模塊用于強(qiáng)禪合模型和或弱禪合模型的創(chuàng)建， 完成對強(qiáng)禪合模型和或弱禪合模型的設(shè)定，其包括強(qiáng)禪合管理子模塊和弱禪合管理子模 塊。
[0020] 所述強(qiáng)禪合管理子模塊用于強(qiáng)禪合模型的創(chuàng)建，完成強(qiáng)禪合模型的設(shè)定，包括對 已創(chuàng)建的若干的物理場模型之間的強(qiáng)禪合條件的預(yù)先配對查詢、增加、刪除、編輯等，并將 各種界面強(qiáng)禪合類型和界面強(qiáng)禪合方法統(tǒng)一在該強(qiáng)禪合管理子模塊下。
[0021] 所述的強(qiáng)禪合條件的預(yù)先配對查詢是基于Bucket Search技術(shù)或Tree Search技 術(shù)，根據(jù)所述物理場模型的自由度類型，對被禪合的所述物理場模型之間對應(yīng)的組件進(jìn)行 配對查詢，列出共享的自由度類型，并對配對查詢的結(jié)果進(jìn)行界面顯示；所述的將各種界面 強(qiáng)禪合類型統(tǒng)一在該強(qiáng)禪合管理子模塊下包括將綁定約束、滑移、接觸、周期邊界條件約束 的強(qiáng)禪合類型統(tǒng)一在該強(qiáng)禪合管理子模塊下；同時所述的將各種界面強(qiáng)禪合方法統(tǒng)一在該 強(qiáng)禪合管理子模塊下包括將多點約束法，W及拉格朗日乘子法、罰函數(shù)法統(tǒng)一在所述的強(qiáng) 禪合管理子模塊下，并基于映射和插值技術(shù)將網(wǎng)格不匹配的組件實現(xiàn)禪合。
[0022] 所述弱禪合管理子模塊用于弱禪合模型的創(chuàng)建，完成弱禪合模型的設(shè)定，包括對 已創(chuàng)建的若干物理場模型之間的弱禪合條件的預(yù)先配對查詢、增加、刪除、編輯等；所述的 弱禪合條件的預(yù)先配對查詢是基于Bucket Search技術(shù)或Tree Search技術(shù)，根據(jù)物理場 模型的載荷傳