[发明专利]一种有限元后处理结果可视化方法、系统、数据处理终端

说明书

本发明属于计算机辅助制造和计算机辅助工程技术领域，公开了一种有限元后处理结果可视化方法、系统、数据处理终端，所述有限元后处理结果可视化方法包括：利用CAE软件对需要分析的零件或部件进行建模，生成包含有限元分析模型的节点及拓扑信息；通过OpenGL进行图元构造，形成有限元网格模型；在CAE软件中进行有限元分析，得到需要输出的变量场；利用CAE分析后输出的标量变量进行RGB计算，并赋予相应的节点；利用ARToolKit系统调用摄像头，在屏幕上显示在实时场景下的有限元分析结果；调整标定位置，使分析结果和有限元处理场景重合。本发明通过OpenGL进行图元构造，得到的云图更为平滑，实现了较为理想的三维可视化效果。

技术领域

本发明属于计算机辅助制造和计算机辅助工程技术领域，尤其涉及一种有限元后处理结果可视化方法、系统、数据处理终端。

背景技术

目前，有限元分析技术是提升产品质量、缩短设计周期、提高产品竞争力的一项有效手段，在需要节约分析时间和节省实验成本的机械制造、材料加工、航空航天等领域应用广泛。目前应用的有限元方法的计算机辅助工程(Computer Aided Engineering，简称CAE)软件，例如ABAQUS，ANSYS，MARC等。

对于现在使用的CAE软件，在有限元分析结束后的显示一般是基于分析前所建的虚拟模型。而零件在加工和装配过程中的变形会使零件与理论模型存在一定的外形偏差，这样的显示方式对于已经生产出模型的零件在装配或者实验过程中进行的有限元分析不够直观，可视化程度较差。

专利号为CN 110688801 A的发明专利公开了一种基于有限元分析的优化龙骨配件的方法，该方法能对FUU龙骨配件进行优化，提高FUU龙骨的承载力，操作过程便利，但是有限元模拟存在误差，网格划分不合理会导致模拟结果与现实相差较大且没有实现对处理结果的可视化分析；专利号为CN 101982837 A的发明专利公开了一种基于有限元分析后处理结果的快速三维可视化方法，为有限元技术和虚拟现实技术的结合使用提供了一种途径，但由于此方法是对网格单元体进行运算处理，导致生成的三维模型可视化程度较低，与现实物体模型有较大差距。综上所述，国内目前对数值仿真技术和虚拟现实技术的结合使用尚未成熟，难以将数值仿真的逻辑准确性和虚拟现实的逼真性结合起来。一方面，有限元分析后处理技术存在局限性，导致模拟结果与现实存在偏差，且有限元分析的模型规范与虚拟现实模型接口存在差异，导致有限元分析结果难以运用到虚拟现实系统当中；另一方面，虚拟现实技术处理数据方法的多样性导致处理后显示的可视化效果有所差异。因此，亟需一种新的有限元后处理结果可视化方法。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)零件在加工和装配过程中的变形会使零件与理论模型存在一定的外形偏差，现有显示方式对于已经生产出模型的零件在装配或者实验过程中进行的有限元分析不够直观，可视化程度较差。

(2)现有技术中有限元模拟存在误差，网格划分不合理会导致模拟结果与现实相差较大且没有实现对处理结果的可视化分析；对网格单元体进行运算处理，导致生成的三维模型可视化程度较低，与现实物体模型有较大差距。

(3)国内目前对数值仿真技术和虚拟现实技术的结合使用尚未成熟，难以将数值仿真的逻辑准确性和虚拟现实的逼真性结合起来，且虚拟现实技术处理数据方法的多样性导致处理后显示的可视化效果有所差异。

(4)有限元分析后处理技术存在局限性，导致模拟结果与现实存在偏差，且有限元分析的模型规范与虚拟现实模型接口存在差异，导致有限元分析结果难以运用到虚拟现实系统当中。

解决以上问题及缺陷的难度为：

(1)有限元的可视化的难度在于有限元模拟过程后对于模拟结果的可视化导)出至所需要的显示平台并与通过虚拟现实进行交互，有限元输出的模型规范与虚拟现实模型接口存在差异，需要额外构建平台将二者进行转化兼容。