CN116861307A - 一种三维有限元模型的板格识别方法及装置 - Google Patents

一种三维有限元模型的板格识别方法及装置 Download PDF

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阮昊宇
何慧君
王玮
王�琦
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Abstract

本发明公开了一种三维有限元模型的板格识别方法及装置。其中方法包括：获取三维有限元模型；遍历壳单元的单元边，根据板格边界判定条件识别单元边中的板格边界，确定组成板格的壳单元；根据壳单元与节点的对应关系以及壳单元与板格的对应关系，确定板格对应的节点；根据板格对应的节点确定板格的类型，识别不同类型板格的轮廓节点，板格的类型包括：平面板格和曲面板格；遍历轮廓节点，按照节点分组条件对轮廓节点分组，使每组轮廓节点对应于板格的同一条板格边。本发明通过识别板格包括的壳单元以及节点，确定了板格的轮廓节点以及板格的类型，可识别出三维有限元模型包括的所有类型的板格。

Description

一种三维有限元模型的板格识别方法及装置
技术领域
本发明涉及模型识别技术领域，特别涉及一种三维有限元模型的板格识别方法及装置。
背景技术
在船舶与海洋工程结构设计及审图过程中，需要利用有限元方法对船舶与海洋工程结构进行结构强度的分析校核。按照行业规范，结构强度的校核主要包括：静强度分析、屈曲分析和疲劳强度分析。其中，结构的屈曲分析有别于一般意义的有限元特征值屈曲分析，它是以一个个板格作为分析对象，尤其对于船体结构，船体结构由板材以及骨架构成，板材被骨架分隔成大量的板格。因此在进行结构屈曲分析前，需要先根据结构有限元模型将所有板格(包括规则板格、非规则板格、曲面板格以及开口腹板板格)识别出来，确定构成每个板格的壳单元和梁单元，并计算出屈曲校核评估所需的板格参数。
船体结构三舱段模型或者海洋平合结构有限元模型单元大约在几万到几十万之间，板格数量庞大。目前缺少能够单独使用的板格识别方法，依赖现有的有限元分析软件进行二次开发，容易出现识别数量上限受限，或者有些类型的板格不能被识别，或者识别准确度低等问题，进而影响板格识别效果。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的至少一个技术问题，本发明实施例提供了一种三维有限元模型的板格识别方法及装置。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种三维有限元模型的板格识别方法，包括：
获取三维有限元模型，所述模型包括：板格，所述板格被划分为至少一个壳单元，所述壳单元包括：节点与单元边；
遍历所述壳单元的所述单元边，根据板格边界判定条件识别所述单元边中的板格边界，确定组成所述板格的所述壳单元；
根据所述壳单元与所述节点的对应关系以及所述壳单元与所述板格的对应关系，确定所述板格对应的所述节点；
根据所述板格对应的所述节点确定所述板格的类型，识别不同类型所述板格的轮廓节点，所述板格的类型包括：平面板格和曲面板格；
遍历所述轮廓节点，按照节点分组条件对所述轮廓节点分组，使每组所述轮廓节点对应于所述板格的同一条板格边。
进一步地，所述遍历所述壳单元的所述单元边，根据板格边界判定条件识别所述单元边中的板格边界，确定组成所述板格的所述元，包括：
遍历所述模型中任一所述壳单元的所有所述单元边，识别当前遍历到的所述单元边的共边单元，生成所述单元边的共边单元信息；
将当前所述单元边的共边单元信息与所述板格边界判定条件对比，识别所述板格的边界；
若当前所述单元边未被确定为所述板格边界，则识别所述单元边的共边单元，重复遍历所述共边单元的所有所述单元边，识别所述共边单元中所述板格边界，直到当前遍历到的所述单元边的所述共边单元仅有当前所述单元边所属的所述壳单元自身为止。
进一步地，所述将当前所述单元边的共边单元信息与所述板格边界判定条件对比，识别所述板格的边界，包括：
若所述单元边的所述共边单元信息符合如下判定条件中的任一项，则识别所述单元边为所述板格边界：
当前所述单元边上存在梁单元；
当前所述单元边只有一个所述共边单元；
当前所述单元边有不少于三个的所述共边单元；
当前所述单元边有两个所述共边单元，且两个所述共边单元的法向量夹角小于预设的法向量夹角阈值。
进一步地，所述根据所述板格对应的所述节点确定所述板格的类型，识别不同类型所述板格的轮廓节点，包括：
根据所述板格对应的所述节点确定所述板格的类型；
根据所述板格的类型建立用于识别所述轮廓节点的第一局部坐标系，确定所述板格中的节点在所述第一局部坐标系中的坐标；
根据所述节点在所述第一局部坐标系中的坐标，利用平面点云轮廓识别法识别所述板格的轮廓节点。
进一步地，所述根据所述板格对应的所述节点确定所述板格的类型，包括：
获取所述板格对应的节点的数量；
识别对应有三个所述节点的所述板格为平面板格；
对于对应有大于三个所述节点的所述板格，利用任意三个不共线的所述节点确定一个平面，并计算平面的法向量，将平面内的任一所述节点与所述板格的余下节点分别建立向量，计算建立的向量与所述法向量的夹角，若存在任一所述夹角满足角度阈值，则识别所述板格为曲面板格。
进一步地，所述根据所述板格的类型建立用于识别所述轮廓节点的第一局部坐标系，确定所述板格中的节点在所述第一局部坐标系中的坐标，包括：
对于所述平面板格，基于所述平面板格中任一壳单元内的所述节点建立空间直角坐标系，确定所述节点在所述第一局部坐标系中的坐标；
对于所述曲面板格，选取所述板格内任意两个共边不共面的所述壳单元，基于两个所述壳单元公共边上的两个所述节点，以及两个所述壳单元中任一个单元内的非公共边上的所述节点，确定平面并计算平面的法向量，基于平面内的任一向量、法向量并利用右手定则，建立所述板格的所述第一局部空间坐标系，将所述第一局部空间坐标系上的节点坐标投影至平面坐标系上，确定所述节点在所述第一局部坐标系中的坐标。
进一步地，所述根据所述节点在所述第一局部坐标系中的坐标，利用平面点云轮廓识别法识别所述板格的轮廓节点，包括：
识别所述板格的特征，所述板格的特征包括：凸包特征和凹陷特征；
采用Gamham扫描具有凸包特征的板格，识别所述板格的轮廓节点；
采用Alpha shapes处理具有凹陷特征的板格，识别所述板格的轮廓节点。
进一步地，所述遍历所述轮廓节点，按照节点分组条件对所述轮廓节点分组，使每组所述轮廓节点关联所述板格的同一条边，包括：
遍历所述板格对应的所述轮廓节点，利用相邻的三个所述轮廓节点建立两个向量，并确定相邻两个向量的向量夹角；
判断相邻两个向量的向量夹角是否满足同边角度阈值，若满足，则识别三个所述轮廓节点对应同一条所述板格边，若不满足，则识别三个所述轮廓节点对应两条不同的所述板格边。
进一步地，所述方法还包括：
在所述板格上确定第一坐标系节点、第二坐标系节点、第三坐标系节点，建立用于应力转换的第二局部坐标系；
利用坐标系变换矩阵将所述板格中各所述壳单元的形心在全局坐标系转换到所述第二局部坐标系；
利用应力坐标变换关系，将全局坐标系下的应力转换到所述第二局部坐标系中，计算所述板格的等效应力。
进一步地，所述在所述板格上确定第一坐标系节点、第二坐标系节点、第三坐标系节点，建立用于应力转换的第二局部坐标系，包括：
对于所述平面板格，根据所述板格对应的所述板格边的数量，识别所述板格是规则板格还是非规则板格，按照规则板格或非规则板格的坐标系节点确定规则，确定所述第一坐标系节点、所述第二坐标系节点和所述第三坐标系节点；
对于所述曲面板格，根据各所述板格边的长度确定所述板格边为直边或曲边，按照曲边-直边-曲边-直边的顺序排列所述板格边，按照曲面板格坐标系节点的确定规则，确定所述第一坐标系节点、所述第二坐标系节点和所述第三坐标系节点；
确定所述第一坐标系节点为所述第二局部坐标系的原点，所述第二局部坐标系的原点向所述第二坐标系节点构建的向量作为X轴，所述第一坐标系节点、所述第二坐标系节点和所述第三坐标系节点确定的平面的法向量为Z轴，X轴和Z轴的叉乘结果向量作为Y轴。
进一步地，所述方法还包括：
计算所述板格各所述板格边的尺寸：
对于所述平面板格，根据各所述板格边的尺寸计算所述平面板格的长边尺寸和短边尺寸；
对于所述曲面板格，根据各所述板格边的尺寸确定板格边为直边或曲边，计算曲边的圆弧半径和弧长，以及所述曲面板格的短边尺寸。
进一步地，所述利用应力坐标变换关系，将输入的全局坐标系下的应力转换到所述板格的第二局部坐标系中，计算所述板格的等效应力，包括：
利用所述应力坐标变换关系将全局坐标下的板格应力转换到所述第二局部坐标系中，根据所述板格的类型按照插值算法计算出所述板格的等效应力，所述应力坐标变换关系，包括：
[σ']＝[β][σ][β]T
其中[σ']为所述板格在所述第二局部坐标系下的应力张量，[σ]为所述板格在全局坐标系下的应力张量，[β]为全局坐标系和所述第二局部坐标系坐标轴夹角余弦。
第二方面，提供了一种三维有限元模型的板格识别装置，包括：
模型获取模块，用于获取三维有限元模型，所述模型包括：板格，所述板格被划分为至少一个壳单元，所述壳单元包括：节点与单元边；
单元确定模块，用于遍历所述壳单元的所述单元边，根据板格边界判定条件识别所述单元边中的板格边界，确定组成所述板格的所述壳单元；
节点确定模块，用于根据所述壳单元与所述节点的对应关系以及所述壳单元与所述板格的对应关系，确定所述板格对应的所述节点；
轮廓节点识别模块，用于根据所述板格对应的所述节点确定所述板格的类型，识别不同类型所述板格的轮廓节点，所述板格的类型包括：平面板格和曲面板格；
分组模块，用于遍历所述轮廓节点，按照节点分组条件对所述轮廓节点分组，使每组所述轮廓节点对应于所述板格的同一条板格边。
进一步地，单元确定模块，包括：
共边单元信息生成模块，用于遍历模型中任一壳单元的所有单元边，识别当前遍历到的单元边的共边单元，生成单元边的共边单元信息。
边界识别模块，用于将当前的单元边的共边单元信息与板格边界判定条件对比，识别板格的边界；若当前单元边未被确定为板格边界，则识别单元边的共边单元，重复遍历共边单元的所有单元边，识别共边单元中的板格边界，直到当前遍历到的单元边的共边单元为仅有当前单元边所属的壳单元自身为止。
进一步地，板格边界判定条件，包括：
若单元边的共边单元信息符合如下判定条件中的任一项，则识别单元边为板格边界：
当前单元边上存在梁单元；
当前单元边只有一个共边单元；
当前单元边有不少于三个的共边单元；
当前单元边有两个共边单元，且两个共边单元的法向量夹角小于预设的法向量夹角阈值。
进一步地，轮廓节点识别模块，包括：
第一类型确定模块，用于根据板格对应的节点确定板格的类型。
第一局部坐标系建立模块，用于根据板格的类型建立用于识别轮廓节点的第一局部坐标系，确定板格中的节点在第一局部坐标系中的坐标。
轮廓识别模块，用于根据节点在第一局部坐标系中的坐标，利用平面点云轮廓识别法识别板格的轮廓节点。
进一步地，第一类型确定模块，具体用于：
识别对应有三个节点的板格为平面板格；
对于对应有大于三个节点的板格，利用任意三个不共线的节点确定一个平面，计算平面的法向量，将平面内任一节点与板格中余下节点分别建立向量，计算建立的向量与法向量的夹角，若存在任一夹角小于角度阈值，则识别板格为曲面板格。
进一步地，第一局部坐标系建立模块，具体用于：
对于平面板格，基于平面板格任一壳单元内的节点建立空间直角坐标系，确定节点在第一局部坐标系中的坐标。
对于曲面板格，选取板格内任意两个共边不共面的壳单元，基于两个壳单元公共边上的两个节点，以及两个壳单元中任一个单元内的非公共边上的节点，确定平面并计算平面的法向量，基于平面内的任一向量、法向量并利用右手定则，建立板格的第一局部空间坐标系，将第一局部空间坐标系上的节点坐标投影至平面坐标系上，确定节点在第一局部坐标系中的坐标。
进一步地，轮廓识别模块，包括：
特征识别模块，用于识别板格的特征，板格的特征包括：凸包特征和凹陷特征。
Gamham扫描模块，用于采用Gamham扫描具有凸包特征的板格，识别板格的轮廓节点。
Alpha shapes处理模块，用于采用Alpha shapes处理具有凹陷特征的板格，识别板格的轮廓节点。
进一步地，分组模块，包括：
夹角确定模块，用于遍历板格对应的所述轮廓节点，利用相邻的三个轮廓节点建立两个向量，并确定相邻两个向量的向量夹角。
判断模块，用于判断相邻两个向量的向量夹角是否满足同边角度阈值，若满足，则识别三个所述轮廓节点对应同一条板格边，若不满足，则识别三个所述轮廓节点对应两条不同的板格边。
进一步地，本发明实施例公开的板格识别装置，还包括：
第二局部坐标系建立模块，用于在板格上确定第一坐标系节点、第二坐标系节点、第三坐标系节点，建立用于应力转换的第二局部坐标系。
坐标转换模块，用于利用坐标系变换矩阵将板格中各壳单元的形心在全局坐标系转换到第二局部坐标系。
等效应力计算模块，用于利用应力坐标变换关系，将全局坐标系下的应力转换到第二局部坐标系中，计算板格的等效应力。
进一步地，第二局部坐标系建立模块，包括：
坐标系节点确定模块，用于：
对于平面板格，根据板格对应的板格边的数量，识别板格是规则板格还是非规则板格，按照规则板格或非规则板格的坐标系节点确定规则，确定第一坐标系节点、第二坐标系节点和第三坐标系节点；
对于曲面板格，根据各板格边的长度确定板格边为直边或曲边，按照曲边-直边-曲边-直边的顺序排列板格边，按照曲面板格坐标系节点的确定规则，确定第一坐标系节点、第二坐标系节点和第三坐标系节点。
坐标系建立模块，用于确定第一坐标系节点为第二局部坐标系的原点，第二局部坐标系的原点向第二坐标系节点构建的向量作为X轴，第一坐标系节点、第二坐标系节点和第三坐标系节点确定的平面的法向量为Z轴，X轴和Z轴的叉乘结果向量作为Y轴。
进一步地，本发明实施例公开的板格识别装置，还包括：
板格边尺寸计算模块，用于：
对于平面板格，根据各板格边的尺寸计算平面板格的长边尺寸和短边尺寸；
对于曲面板格，根据各板格边的尺寸确定板格边为直边或曲边，计算曲边的圆弧半径和弧长，以及曲面板格的短边尺寸。
进一步地，等效应力计算模块，具体用于：
利用应力坐标变换关系将全局坐标下的板格应力转换到第二局部坐标系中，根据板格的类型按照插值算法计算出板格的等效应力，应力坐标变换关系，包括：
[σ']＝[β][σ][β]T
其中[σ']为板格在第二局部坐标系下的应力张量，[σ]为板格在全局坐标系下的应力张量，[β]为全局坐标系和第二局部坐标系坐标轴夹角余弦。
第三方面，提供了一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；以及
与所述一个或多个处理器关联的存储器，所述存储器用于存储程序指令,所述程序指令在被所述一个或多个处理器读取执行时，执行如第一方面任一所述的方法。
第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如第一方面任一所述的方法。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
1、本发明实施例公开的板格识别技术方案，通过识别板格包括的壳单元以及节点，确定了板格的轮廓节点以及板格的类型，可识别出三维有限元模型包括的所有类型的板格。
2、本发明实施例公开的板格识别技术方案，采用遍历循环算法并设定算法结束条件，对板格的识别数量不设上限，全面完整地识别出模型包括的板格。
3、本发明实施例公开的板格识别技术方案，无需依赖现有的有限元分析软件进行二次开发，可独立运行。
4、本发明实施例公开的板格识别技术方案，通过建立板格的局部坐标系，可计算板格的等效应力。
5、本发明实施例公开的板格识别技术方案，可计算板格边的尺寸，以及平面板格的长边尺寸、短边尺寸，有利于用户进一步掌握板格信息。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的板格识别方法流程图；
图2是本发明实施例提供的包括平面板格的模型示意图；
图3是本发明实施例提供的平面板格边界识别过程示意图；
图4是本发明实施例提供的包括曲面板格的模型示意图；
图5是本发明实施例提供的曲面板格边界识别过程示意图；
图6是本发明实施例提供的平面板格轮廓节点识别示意图；
图7是本发明实施例提供的曲面板格轮廓节点识别示意图；
图8是本发明实施例提供的板格识别装置结构示意图；
图9是本发明实施例提供的电子设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种三维有限元模型的板格识别方法及装置，具体技术方案如下：
如图1所示，一种三维有限元模型的板格识别方法，包括：
S1、获取三维有限元模型，模型包括：板格，板格被划分为至少一个壳单元，壳单元包括：节点和单元边。
上述，三维有限元模型由用户导入的三维有限元模型数据生成，有限元模型被划分为大量的板格，每个板格又被划分为多个壳单元。有限元模型数据包括：单元拓扑信息，单元拓扑信息包括：三维有限元模型中各类型的单元与板格的对应关系，再以模型数据为基础补充节点和壳单元的对应关系。壳单元为三维有限元模型为了进行有限元分析被划分的单元类型之一，除壳单元外，三维有限元模型还包括：板单元、梁单元、杆单元，其中壳单元同时考虑垂直面和面内方向的受力，板单元仅考虑板再垂直面方向的受力，梁单元主要承受弯矩,杆单元主要承受轴向力。
S2、遍历壳单元的单元边，根据板格边界判定条件识别单元边中的板格边界，确定组成板格的壳单元。
上述，单元边为壳单元的边界，板格边界指板格边或者板格边的一部分。本发明公开的实施例先识别板格边界，确定板格中位于边界位置的壳单元，再根据壳单元之间的共边关系，确定组成同一板格的壳单元。
在一个实施例中，步骤S2包括：
S21、遍历模型中任一壳单元的所有单元边，识别当前遍历到的单元边的共边单元，生成单元边的共边单元信息；
S22、将当前的单元边的共边单元信息与板格边界判定条件对比，识别板格的边界；
S23、若当前单元边未被确定为板格边界，则识别单元边的共边单元，重复遍历共边单元的所有单元边，识别共边单元中的板格边界，直到当前遍历到的单元边的共边单元为仅有当前单元边所属的壳单元自身为止。
上述，任一个单元边至少有一个共边单元，为其所属的壳单元自身，两个壳单元存在一个公共边，则这两个壳单元均有两个共边单元。
上述，板格边界判定条件，包括：
若单元边的共边单元信息符合如下判定条件中的任一项，则识别单元边为板格边界：
(1)当前单元边上存在梁单元；
(2)当前单元边只有一个共边单元；
(3)当前单元边有不少于三个的共边单元；
(4)当前单元边有两个共边单元，且两个共边单元的法向量夹角小于预设的法向量夹角阈值。
对于上述步骤S21-S23的具体方式实施，举例说明：
(1)定义一个单元集合EA，将有限元模型的所有壳单元放入该集合；
(2)定义一个板格集合PA，用于存放当前遍历到的板格；
(3)定义一个空的单元集合EP，再定义一个空的单元集合ED，从集合EA中任取一个壳单元放入集合EP中；
(4)从集合EP中任取一个壳单元ei，遍历壳单元ei的每一个单元边，判断当前遍历到的单元边是否满足板格边界判定条件。若不满足，且和这条单元边共边的壳单元ec又不存在于集合ED和EP中，则将该共边单元ec放入集合EP中，若满足，则不做处理；
(5)单每一边循环完毕后将单元ei从集合EP中移除，并将ei放入集合ED中；
(6)如果集合EP中单元个数大于0，则重复步骤(4)，如果集合EP中单元个数等于0，则表示当前板格所关联的壳单元已全部确定，将集合ED中的所有壳单元作为一个板格放入板格集合PA中，再把ED中的所有壳单元从EA中移除；
(7)如果集合EA中壳单元个数大于0，则重复步骤(3)；如果集合EA中壳单元个数等于0，则表示有限元模型的每个壳单元都处理完毕，结束板格识别过程。
示例性地，图2所示为包含平面板格的三维有限元模型的部分示意图，模型中包括：纵骨(梁单元)a、双层底纵桁b、肋板c、船底外底d。图2中黑框内为本次要识别的板格，图中★号表示遍历的起始单元。图3示例性地展示了平面板格的板格边界识别过程：图3(a)中当前遍历的壳单元中识别到的具有梁单元的单元边、具有三个及以上共边单元的单元边和仅有一个共边单元(其自身)的单元边。图3(b)-图3(e)为循环遍历中识别到的梁单元的单元边、具有三个以上共边单元的单元边和仅有一个共边单元(其自身)的单元边，图中表示识别为具有梁单元的单元边，/>表示识别为具有三个及以上共边单元的单元边，+表示仅有一个共边单元(其自身)的单元边。图4所示为包含曲面板格的三维有限元模型的部分示意图，模型中包括：纵骨(梁单元)a、肋板c、舭部e。图5示例性地展示了曲面板格的板格边界识别过程：图5(a)中当前遍历的壳单元中识别到的具有梁单元的单元边、具有三个及以上共边单元的单元边和仅有一个共边单元(其自身)的单元边。图5(b)-图5(e)为循环遍历中识别到的梁单元的单元边、具有三个以上共边单元的单元边和仅有一个共边单元(其自身)的单元边，图中/>表示识别为具有梁单元的单元边，/>表示识别为具有三个及以上共边单元的单元边，+表示仅有一个共边单元(其自身)的单元边。
S3、根据壳单元与节点的对应关系以及壳单元与板格的对应关系，确定板格对应的节点。
上述，根据壳单元与节点的对应关系确定每个壳单元包括的节点，根据壳单元与板格的对应关系确定每个板格包括的壳单元，进而可以确定三维有限元模型中每个板格包括的节点。
S4、根据板格对应的节点确定板格的类型，识别不同类型板格的轮廓节点，板格的类型包括：平面板格和曲面板格。
上述，平面板格为板格所有的轮廓节点均在同一平面的板格，曲面板格为板格的轮廓节点中存在不在同一平面的轮廓节点的板格。轮廓节点主要指位于板格边上的节点。
在一个实施例中，步骤S4包括：
S41、根据板格对应的节点确定板格的类型。
S42、根据板格的类型建立用于识别轮廓节点的第一局部坐标系，确定板格中的节点在第一局部坐标系中的坐标。
S43、根据节点在第一局部坐标系中的坐标，利用平面点云轮廓识别法识别板格的轮廓节点。
上述，本发明实施例中采用平面点云轮廓识别方法识别轮廓节点，平面点云轮廓识别方法需要识别出板格的特征，而板格的特征由节点的坐标体现，因此需要建立局部坐标系。对于平面板格第一局部坐标系为空间直角坐标系，对于曲面板格第一局部坐标系为曲面坐标系。
在一个实施例中，步骤S41包括：
S411、识别对应有三个节点的板格为平面板格。
S412、对于对应有大于三个节点的板格，利用任意三个不共线的节点确定一个平面，计算平面的法向量，将平面内任一节点与板格中余下节点分别建立向量，计算建立的向量与法向量的夹角，若存在任一夹角小于角度阈值，则识别板格为曲面板格。
上述，本发明实施例中利用板格包括的节点数量确定板格类型。对于平面板格，三点确定一个平面因此仅有三个节点的板格一定是平面板格。而曲面板格先确定一个平面，在确定平面的法向量，若向量和法向量夹角满足角度阈值，则板格为曲面板格，一般情况下，角度阈值为：小于90°-θ，θ为用户确定的很小的角度值。
示例性地，步骤S41具体包括：
(1)如果板格节点个数等于3，则表示当前板格只有一个三角形单元，则必为平面板格；
(2)如果板格节点个数大于3，先利用三个不共线的节点N1、N2和N3确定一个平面Plane，并计算出平面法向对于板格的其余节点，通过循环每个节点Ni计算向量/>和平面法向量/>的夹角，只要有一个夹角值小于角度阈值(90-θ，θ为用户确定的很小的角度值)则点Ni不在平面Plane上，则标记当前板格为曲面板格，否则标记为平面板格。
在一个实施例中，步骤S42包括：
对于平面板格，基于平面板格任一壳单元内的节点建立空间直角坐标系，确定节点在第一局部坐标系中的坐标。
对于曲面板格，选取板格内任意两个共边不共面的壳单元，基于两个壳单元公共边上的两个节点，以及两个壳单元中任一个单元内的非公共边上的节点，确定平面并计算平面的法向量，基于平面内的任一向量、法向量并利用右手定则，建立板格的第一局部空间坐标系，将第一局部空间坐标系上的节点坐标投影至平面坐标系上，确定节点在第一局部坐标系中的坐标。
上述，本发明实施例确定用于识别板格边界轮廓点的板格第一局部坐标系，并通过空间坐标转换计算板格所有节点在第一局部坐标系中的坐标，曲面板格还需要将所有节点投影到第一局部坐标系XOY平面上。
示例性地，步骤S42具体包括：
(1)曲面板格第一局部坐标系确定的步骤包括：
记板格关联的第一个单元的第一个节点为N1、第一个单元的第一个节点为N2，第一个单元的第一个节点为N3，则局部坐标系以节点N1为原点，以向量为X轴，向量和/>构成的平面法向为Z轴，基于X轴和Z轴再以右手定则确定局部坐标系Y轴。
(2)曲面板格第一局部坐标系确定及节点投影步骤包括：
从板格所有单元中，选出一个有共边但不共面的邻边单元ea的单元eo，公共边上的节点分别为Ni和Nj；
记单元ea的一个不属于eo的节点为N2，记节点Ni和Nj中和节点N2距离近的节点为N1、另一个节点为N3；
确定投影的局部坐标系，局部坐标系以节点N1为原点，向量为X轴，向量和/>构成的平面法向为Z轴，根据X轴和Z轴再以右手定则确定局部坐标系Y轴；
利用坐标转换方法计算出曲面板格的所有节点在投影坐标系中的坐标，并将所有节点的Z值设为0，完成节点向局部坐标系XOY平面的投影。
在一个实施例中，步骤S43包括：
S431、识别板格的特征，板格的特征包括：凸包特征和凹陷特征。
S432、采用Gamham扫描具有凸包特征的板格，识别板格的轮廓节点。
S433、采用Alpha shapes处理具有凹陷特征的板格，识别板格的轮廓节点。
上述，Gamham扫描法和Alpha shapes算法是两种常见的平面点云轮廓识别算法，两种算法得到的轮廓节点都按照逆时针顺序存放。
S5、遍历轮廓节点，按照节点分组条件对轮廓节点分组，使每组轮廓节点对应于板格的同一条板格边。
上述，节点分组条件，包括：判断相邻两个向量的向量夹角是否满足同边角度阈值，若满足，则识别三个所述轮廓节点对应同一条板格边，若不满足，则识别三个所述轮廓节点对应两条不同的板格边。一般情况下，同边角度阈值为：大于180°-θ，θ为用户确定的很小的角度值。
示例性地，由于轮廓节点是按照逆时针排序的，循环板格关联的所有节点，设连续的三个节点分别为Ni-2，Ni-1，Ni，i＝3，4，5，...，其中i表示点的序号，如果向量和向量/>的夹角大于角度阈值(α，由用户可设定的接近与180°的值)，则判定点Ni，Ni-1，Ni-2位于同一边，否则认为点Ni为下一边的第二个点，点Ni-1为当前边的最后一个点，也是下一边的第一个点，按照该规则循环处理可确定板格的边数和每一边上的轮廓节点。
示例性地，图6是平面板格识别出的轮廓节点以及节点分组，图中基于板格的轮廓节点建立了第一局部坐标系。图7是曲面板格识别出的轮廓节点以及节点分组，图中基于板格的轮廓节点建立了第一局部坐标系。图中表示轮廓节点。/>
基于上述步骤S1-S5，本发明实施例公开的方法通过识别板格包括的壳单元以及节点，确定了板格的轮廓节点以及板格的类型，还识别出节点于板格边的对应关系。由此可识别出三维有限元模型包括的所有类型的板格。本发明实施例采用遍历循环算法并设定算法结束条件，对板格的识别数量不设上限，全面完整地识别出模型包括的板格。
在一个实施例中，本发明实施例公开的板格识别方法，还包括：
S6、在板格上确定第一坐标系节点、第二坐标系节点、第三坐标系节点，建立用于应力转换的第二局部坐标系。
上述，第一坐标系节点、第二坐标系节点和第三坐标系节点为用于确定第二布局坐标系坐标原点、X轴、Y轴、Z轴的点，三个节点可以是模型中板格上的节点，也可以根据板格边尺寸选取的虚设节点。
在一个实施例中，步骤S6包括：
S61、对于平面板格，根据板格对应的板格边的数量，识别板格是规则板格还是非规则板格，按照规则板格或非规则板格的坐标系节点确定规则，确定第一坐标系节点、第二坐标系节点和第三坐标系节点；
对于曲面板格，根据各板格边的长度确定板格边为直边或曲边，按照曲边-直边-曲边-直边的顺序排列板格边，按照曲面板格坐标系节点的确定规则，确定第一坐标系节点、第二坐标系节点和第三坐标系节点。
S62、确定第一坐标系节点为第二局部坐标系的原点，第二局部坐标系的原点向第二坐标系节点构建的向量作为X轴，第一坐标系节点、第二坐标系节点和第三坐标系节点确定的平面的法向量为Z轴，X轴和Z轴的叉乘结果向量作为Y轴。
示例性地，对于平面板格：
(1)如果板格边数等于2(如舭部肘板，其边界由一条直边和一段圆弧围成)、3或者大于4，则判定当前板格为非规则板格。
(2)对于板格边数等于2的非规则板格：通过每边的节点判断出直边，记直边的第一个节点为N1、直边的最后一个节点为N2、曲边上非N1和N2的任意一点为N3。
(3)对于板格边数等于3的非规则板格：分别计算板格三边构成的三角形三条中线的长度，记中线最长时的顶点为N1、N1对边的中点为N2、以N1对边的任一端点为N3。
(4)对于板格边数等4的板格：根据板格每边的长度，并根据边长调整四边的顺序为长-短-长-短。这里分为两种情况，情况一是：如果两长边和两短边的长度相差不超过10％，则当前板格仍然判定为规则板格，记第一边的第一个节点N1、第一边最后一个节点N2和第四边第一个节点N3。以第一、三条边的边长平均值为板格长边长a，第二、四条边的边长平均值为板格短边长b。情况二是：如果两长边和两短边的长度相差超过10％，则判定当前板格为非规则板格，记一条短边的中点为N1、另一条短边中点为N2、任意一条长边上的任一节点为N3。
(5)对于板格边数等于5的板格：计算出每两条相邻边的夹角，共5个角度值，选出四个最接近90°的节点作为板格的四个角上的节点C1、C2、C3和C4(板格边界逆时针顺序分布)，计算这四个点依次构成的四条边的长度d1、d2、d3和d4，并判断d1+d3和d2+d4的大小。如果d1+d3较大，则记C1和C4的中点为N1、C2和C3的中点为N2，记C1～C4任一点为N3；如果d2+d4较大，则记C1和C2的中点为N1、C3和C4的中点为N2，记C1～C4任一点为N3。
(6)对于板格边数大于5边的板格：调整板格边的顺序，以边长最长的边为首，其它边仍然按照逆时针顺序排列，依次计算第一边第一个节点N1和其它边端点的距离，记距离最大的端点为N1，其它任意端点为N2。
示例性地，对于曲面板格：
(1)利用板格每边(曲面板格边界数量必等于4)的节点计算出板格每边的长度。
(2)根据每边的长度，确定曲边和直边，并将边的顺序调整成曲边-直边-曲边-直边。
(3)确定曲面板格的局部坐标系，记第一边的第一个节点N1、第一边最后一个节点N2和第四边第一个节点N3。
上述示例中，N1为第一坐标节点，N2为第二坐标节点，N3为第三坐标节点。
在一个实施例中，本发明公开的方法还包括：
S63、计算板格各板格边的尺寸：
对于平面板格，根据各板格边的尺寸计算平面板格的长边尺寸和短边尺寸；
对于曲面板格，根据各板格边的尺寸确定板格边为直边或曲边，计算曲边的圆弧半径和弧长，以及曲面板格的短边尺寸。
上述，对于平面板格，边界尺寸指的是长边尺寸和短边尺寸；对于曲面板格，边界尺寸指的是圆弧半径、弧长和短边宽度。
示例性地，对于平面板格：
(1)计算平面板格各板格边的尺寸。
(2)对于板格边数等于2的非规则板格：以直边长度为板格长边长a，以板格总面积A除以长边长a作为板格的短边长b。
(3)对于板格边数等于3的非规则板格：记该最长的中线长度为L1，以板格总面积除以长边长为L2，记系数C为C＝0.4L2/L1+0.6，则确定当前非规则板格的长边长为L1·C，短边长为L2/C。
(4)对于板格边数等4的板格：以N1和N2的距离为板格长边长a、以板格总面积A除以长边长a为板格的短边长b。
(5)对于板格边数等于5的板格：板格的长边长a为N1与N2的距离，以板格总面积A除以长边长a为板格短边长b。
(6)对于板格边数大于5边的板格：确定板格长边长a为该最大距离，板格短边长b为板格总面积A除以板格长边长a。
示例性地，对于曲面板格：
(1)任选一条曲边，并选出该曲边上的三个靠近曲边中部的节点，计算出曲边圆弧半径R和曲边弧长。
(2)任选一短边，计算出曲面板格的短边宽度D。
示例性地，图6展示了四条板格边的规则平面板格的长边和短边识别情况，图中第一轮廓节点对应的板格边以及第三组轮廓节点对应的板格边被识别为长边，第二组轮廓节点以及第四组轮廓节点被识别为短边。图7展示了曲面板格的直边和曲边的识别情况，图中第一组轮廓节点和第四组轮廓节点对应的板格边被识别为曲边，第二组轮廓节点和第三组轮廓节点对应的板格边为直边。
S7、利用坐标系变换矩阵将板格中各壳单元的形心在全局坐标系转换到第二局部坐标系。
上述，各壳单元形心的在全局坐标系中的坐标可在三维有限元模型中获得。
S8、利用应力坐标变换关系，将全局坐标系下的应力转换到第二局部坐标系中，计算板格的等效应力。
上述，全局坐标系下的应力可在三维有限元模型中获得。
在一个实施例中，步骤S9包括：
利用应力坐标变换关系将全局坐标下的板格应力转换到第二局部坐标系中，根据板格的类型按照插值算法计算出板格的等效应力，应力坐标变换关系，包括：
[σ']＝[β][σ][β]T
其中[σ']为板格在第二局部坐标系下的应力张量，[σ]为板格在全局坐标系下的应力张量，[β]为全局坐标系和第二局部坐标系坐标轴夹角余弦。
如图8所示，基于上述本发明实施例公开的板格识别方法，本发明实施例还公开一种三维有限元模型板格识别装置，包括：
模型获取模块801，用于获取三维有限元模型，模型包括：板格，板格被划分为至少一个壳单元，壳单元包括：节点与单元边。
上述，三维有限元模型由用户导入的三维有限元模型数据生成，有限元模型被划分为大量的板格，每个板格又被划分为多个壳单元。有限元模型数据包括：单元拓扑信息，单元拓扑信息包括：三维有限元模型中各类型的单元与板格的对应关系，再以模型数据为基础补充节点和壳单元的对应关系。
单元确定模块802，用于遍历壳单元的单元边，根据板格边界判定条件识别单元边中的板格边界，确定组成板格的壳单元。
上述，单元边为壳单元的边界，板格边界指板格边或者板格边的一部分。本发明公开的实施例先识别板格边界，确定板格中位于边界位置的壳单元，再根据壳单元之间的共边关系，确定组成同一板格的壳单元。
在一个实施例中，单元确定模块802，包括：
共边单元信息生成模块，用于遍历模型中任一壳单元的所有单元边，识别当前遍历到的单元边的共边单元，生成单元边的共边单元信息。
边界识别模块，用于将当前的单元边的共边单元信息与板格边界判定条件对比，识别板格的边界；若当前单元边未被确定为板格边界，则识别单元边的共边单元，重复遍历共边单元的所有单元边，识别共边单元中的板格边界，直到当前遍历到的单元边的共边单元为仅有当前单元边所属的壳单元自身为止。
上述，板格边界判定条件，包括：
若单元边的共边单元信息符合如下判定条件中的任一项，则识别单元边为板格边界：
(1)当前单元边上存在梁单元；
(2)当前单元边只有一个共边单元；
(3)当前单元边有不少于三个的共边单元；
(4)当前单元边有两个共边单元，且两个共边单元的法向量夹角小于预设的法向量夹角阈值。
节点确定模块803，用于根据壳单元与节点的对应关系以及壳单元与板格的对应关系，确定板格对应的节点。
上述，根据壳单元与节点的对应关系确定每个壳单元包括的节点，根据壳单元与板格的对应关系确定每个板格包括的壳单元，进而可以确定三维有限元模型中每个板格包括的节点。
轮廓节点识别模块804，用于根据板格对应的节点确定板格的类型，识别不同类型板格的轮廓节点，板格的类型包括：平面板格和曲面板格。
上述，平面板格为板格所有的轮廓节点均在同一平面的板格，曲面板格为板格的轮廓节点中存在不在同一平面的轮廓节点的板格。轮廓节点主要指位于板格边上的节点。
在一个实施例中，轮廓节点识别模块804，包括：
第一类型确定模块，用于根据板格对应的节点确定板格的类型。
第一局部坐标系建立模块，用于根据板格的类型建立用于识别轮廓节点的第一局部坐标系，确定板格中的节点在第一局部坐标系中的坐标。
轮廓识别模块，用于根据节点在第一局部坐标系中的坐标，利用平面点云轮廓识别法识别板格的轮廓节点。
在一个实施例中，第一类型确定模块，具体用于：
识别对应有三个节点的板格为平面板格；
对于对应有大于三个节点的板格，利用任意三个不共线的节点确定一个平面，计算平面的法向量，将平面内任一节点与板格中余下节点分别建立向量，计算建立的向量与法向量的夹角，若存在任一夹角小于角度阈值，则识别板格为曲面板格。
在一个实施例中，第一局部坐标系建立模块，具体用于：
对于平面板格，基于平面板格任一壳单元内的节点建立空间直角坐标系，确定节点在第一局部坐标系中的坐标。
对于曲面板格，选取板格内任意两个共边不共面的壳单元，基于两个壳单元公共边上的两个节点，以及两个壳单元中任一个单元内的非公共边上的节点，确定平面并计算平面的法向量，基于平面内的任一向量、法向量并利用右手定则，建立板格的第一局部空间坐标系，将第一局部空间坐标系上的节点坐标投影至平面坐标系上，确定节点在第一局部坐标系中的坐标。
在一个实施例中，轮廓识别模块，包括：
特征识别模块，用于识别板格的特征，板格的特征包括：凸包特征和凹陷特征。
Gamham扫描模块，用于采用Gamham扫描具有凸包特征的板格，识别板格的轮廓节点。
Alpha shapes处理模块，用于采用Alpha shapes处理具有凹陷特征的板格，识别板格的轮廓节点。
分组模块805，用于遍历轮廓节点，按照节点分组条件对轮廓节点分组，使每组轮廓节点对应于板格的同一条板格边。
上述，节点分组条件，包括：判断相邻两个向量的向量夹角是否满足同边角度阈值，若满足，则识别三个所述轮廓节点对应同一条板格边，若不满足，则识别三个所述轮廓节点对应两条不同的板格边。一般情况下，同边角度阈值为：大于180°-θ，θ为用户确定的很小的角度值。
在一个实施例中，分组模块805，包括：
夹角确定模块，用于遍历板格对应的所述轮廓节点，利用相邻的三个轮廓节点建立两个向量，并确定相邻两个向量的向量夹角。
判断模块，用于判断相邻两个向量的向量夹角是否满足同边角度阈值，若满足，则识别三个所述轮廓节点对应同一条板格边，若不满足，则识别三个所述轮廓节点对应两条不同的板格边。
在一个实施例中，本发明实施例公开的板格识别装置，还包括：
第二局部坐标系建立模块，用于在板格上确定第一坐标系节点、第二坐标系节点、第三坐标系节点，建立用于应力转换的第二局部坐标系。
上述，第一坐标系节点、第二坐标系节点和第三坐标系节点为用于确定第二布局坐标系坐标原点、X轴、Y轴、Z轴的点，三个节点可以是模型中板格上的节点，也可以根据板格边尺寸选取的虚设节点。
坐标转换模块，用于利用坐标系变换矩阵将板格中各壳单元的形心在全局坐标系转换到第二局部坐标系。
等效应力计算模块，用于利用应力坐标变换关系，将全局坐标系下的应力转换到第二局部坐标系中，计算板格的等效应力。
在一个实施例中，第二局部坐标系建立模块，包括：
坐标系节点确定模块，用于：
对于平面板格，根据板格对应的板格边的数量，识别板格是规则板格还是非规则板格，按照规则板格或非规则板格的坐标系节点确定规则，确定第一坐标系节点、第二坐标系节点和第三坐标系节点；
对于曲面板格，根据各板格边的长度确定板格边为直边或曲边，按照曲边-直边-曲边-直边的顺序排列板格边，按照曲面板格坐标系节点的确定规则，确定第一坐标系节点、第二坐标系节点和第三坐标系节点。
坐标系建立模块，用于确定第一坐标系节点为第二局部坐标系的原点，第二局部坐标系的原点向第二坐标系节点构建的向量作为X轴，第一坐标系节点、第二坐标系节点和第三坐标系节点确定的平面的法向量为Z轴，X轴和Z轴的叉乘结果向量作为Y轴。
在一个实施例中，等效应力计算模块，具体用于：
利用应力坐标变换关系将全局坐标下的板格应力转换到第二局部坐标系中，根据板格的类型按照插值算法计算出板格的等效应力，应力坐标变换关系，包括：
[σ']＝[β][σ][β]T
其中[σ']为板格在第二局部坐标系下的应力张量，[σ]为板格在全局坐标系下的应力张量，[β]为全局坐标系和第二局部坐标系坐标轴夹角余弦。
在一个实施例中，本发明实施例公开的板格识别装置，还包括：
板格边尺寸计算模块，用于：
对于平面板格，根据各板格边的尺寸计算平面板格的长边尺寸和短边尺寸；
对于曲面板格，根据各板格边的尺寸确定板格边为直边或曲边，计算曲边的圆弧半径和弧长，以及曲面板格的短边尺寸。
另外本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；以及
与所述一个或多个处理器关联的存储器，所述存储器用于存储程序指令,所述程序指令在被所述一个或多个处理器读取执行时，执行上述实施例公开的。。。方法。
其中，图9示例性的展示出了电子设备的***架构，具体可以包括处理器910，视频显示适配器911，磁盘驱动器912，输入/输出接口913，网络接口914，以及存储器920。上述处理器910、视频显示适配器911、磁盘驱动器912、输入/输出接口913、网络接口914，与存储器920之间可以通过通信总线930进行通信连接。
其中，处理器910可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本申请所提供的技术方案。
存储器920可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(RandomAccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器920可以存储用于控制电子设备运行的操作***921，用于控制电子设备的低级别操作的基本输入输出***(BIOS)。另外，还可以存储网页浏览器923，数据存储管理***924，以及设备标识信息处理***925等等。上述设备标识信息处理***925就可以是本申请实施例中具体实现前述各步骤操作的应用程序。总之，在通过软件或者固件来实现本申请所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器920中，并由处理器910来调用执行。
输入/输出接口913用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
网络接口914用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。
总线930包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器910、视频显示适配器911、磁盘驱动器912、输入/输出接口913、网络接口914，与存储器920)之间传输信息。
另外，该电子设备还可以从虚拟资源对象领取条件信息数据库中获得具体领取条件的信息，以用于进行条件判断，等等。
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器910、视频显示适配器911、磁盘驱动器912、输入/输出接口913、网络接口914，存储器920，总线930等，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本申请方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
特别地，根据本申请的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置从网络上被下载和安装，或者从存储器被安装，或者从ROM被安装。在该计算机程序被处理器执行时，执行本申请的实施例的方法中限定的上述功能。
需要说明的是，本申请的实施例的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请的实施例中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(Radio Frequency，射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
上述计算机可读介质可以是上述服务器中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该服务器中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该服务器执行时，使得该服务器：响应于检测到终端的外设模式未激活时，获取终端上应用的帧率；在帧率满足息屏条件时，判断节点是否正在获取终端的屏幕信息；响应于判断结果为节点未获取终端的屏幕信息，控制屏幕进入立即暗淡模式。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的实施例的操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在节点计算机上执行、部分地在节点计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在节点计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到节点计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***或***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的***及***实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种三维有限元模型的板格识别方法，其特征在于，包括：
获取三维有限元模型，所述模型包括：板格，所述板格被划分为至少一个壳单元，所述壳单元包括：节点与单元边；
遍历所述壳单元的所述单元边，根据板格边界判定条件识别所述单元边中的板格边界，确定组成所述板格的所述壳单元；
根据所述壳单元与所述节点的对应关系以及所述壳单元与所述板格的对应关系，确定所述板格对应的所述节点；
根据所述板格对应的所述节点确定所述板格的类型，识别不同类型所述板格的轮廓节点，所述板格的类型包括：平面板格和曲面板格；
遍历所述轮廓节点，按照节点分组条件对所述轮廓节点分组，使每组所述轮廓节点对应于所述板格的同一条板格边。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述遍历所述壳单元的所述单元边，根据板格边界判定条件识别所述单元边中的板格边界，确定组成所述板格的所述壳单元，包括：
遍历所述模型中任一所述壳单元的所有所述单元边，识别当前遍历到的所述单元边的共边单元，生成所述单元边的共边单元信息；
将当前所述单元边的共边单元信息与所述板格边界判定条件对比，识别所述板格的边界；
若当前所述单元边未被确定为所述板格边界，则识别所述单元边的共边单元，重复遍历所述共边单元的所有所述单元边，识别所述共边单元中所述板格边界，直到当前遍历到的所述单元边的所述共边单元仅有当前所述单元边所属的所述壳单元自身为止。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将当前所述单元边的共边单元信息与所述板格边界判定条件对比，识别所述板格的边界，包括：
若所述单元边的所述共边单元信息符合如下判定条件中的任一项，则识别所述单元边为所述板格边界：
当前所述单元边上存在梁单元；
当前所述单元边只有一个所述共边单元；
当前所述单元边有不少于三个的所述共边单元；
当前所述单元边有两个所述共边单元，且两个所述共边单元的法向量夹角小于预设的法向量夹角阈值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述板格对应的所述节点确定所述板格的类型，识别不同类型所述板格的轮廓节点，包括：
根据所述板格对应的所述节点确定所述板格的类型；
根据所述板格的类型建立用于识别所述轮廓节点的第一局部坐标系，确定所述板格中的节点在所述第一局部坐标系中的坐标；
根据所述节点在所述第一局部坐标系中的坐标，利用平面点云轮廓识别法识别所述板格的轮廓节点。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述板格对应的所述节点确定所述板格的类型，包括：
获取所述板格对应的节点的数量；
识别对应有三个所述节点的所述板格为平面板格；
对于对应有大于三个所述节点的所述板格，利用任意三个不共线的所述节点确定一个平面，并计算平面的法向量，将平面内的任一所述节点与所述板格的余下节点分别建立向量，计算建立的向量与所述法向量的夹角，若存在任一所述夹角满足角度阈值，则识别所述板格为曲面板格。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述板格的类型建立用于识别所述轮廓节点的第一局部坐标系，确定所述板格中的节点在所述第一局部坐标系中的坐标，包括：
对于所述平面板格，基于所述平面板格中任一壳单元内的所述节点建立空间直角坐标系，确定所述节点在所述第一局部坐标系中的坐标；
对于所述曲面板格，选取所述板格内任意两个共边不共面的所述壳单元，基于两个所述壳单元公共边上的两个所述节点，以及两个所述壳单元中任一个单元内的非公共边上的所述节点，确定平面并计算平面的法向量，基于平面内的任一向量、法向量并利用右手定则，建立所述板格的所述第一局部空间坐标系，将所述第一局部空间坐标系上的节点坐标投影至平面坐标系上，确定所述节点在所述第一局部坐标系中的坐标。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述节点在所述第一局部坐标系中的坐标，利用平面点云轮廓识别法识别所述板格的轮廓节点，包括：
识别所述板格的特征，所述板格的特征包括：凸包特征和凹陷特征；
采用Gamham扫描具有凸包特征的板格，识别所述板格的轮廓节点；
采用Alpha shapes处理具有凹陷特征的板格，识别所述板格的轮廓节点。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述遍历所述轮廓节点，按照节点分组条件对所述轮廓节点分组，使每组所述轮廓节点关联所述板格的同一条边，包括：
遍历所述板格对应的所述轮廓节点，利用相邻的三个所述轮廓节点建立两个向量，并确定相邻两个向量的向量夹角；
判断相邻两个向量的向量夹角是否满足同边角度阈值，若满足，则识别三个所述轮廓节点对应同一条所述板格边，若不满足，则识别三个所述轮廓节点对应两条不同的所述板格边。
9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述板格上确定第一坐标系节点、第二坐标系节点、第三坐标系节点，建立用于应力转换的第二局部坐标系；
利用坐标系变换矩阵将所述板格中各所述壳单元的形心在全局坐标系转换到所述第二局部坐标系；
利用应力坐标变换关系，将全局坐标系下的应力转换到所述第二局部坐标系中，计算所述板格的等效应力。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在所述板格上确定第一坐标系节点、第二坐标系节点、第三坐标系节点，建立用于应力转换的第二局部坐标系，包括：
对于所述平面板格，根据所述板格对应的所述板格边的数量，识别所述板格是规则板格还是非规则板格，按照规则板格或非规则板格的坐标系节点确定规则，确定所述第一坐标系节点、所述第二坐标系节点和所述第三坐标系节点；
对于所述曲面板格，根据各所述板格边的长度确定所述板格边为直边或曲边，按照曲边-直边-曲边-直边的顺序排列所述板格边，按照曲面板格坐标系节点的确定规则，确定所述第一坐标系节点、所述第二坐标系节点和所述第三坐标系节点；
确定所述第一坐标系节点为所述第二局部坐标系的原点，所述第二局部坐标系的原点向所述第二坐标系节点构建的向量作为X轴，所述第一坐标系节点、所述第二坐标系节点和所述第三坐标系节点确定的平面的法向量为Z轴，X轴和Z轴的叉乘结果向量作为Y轴。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
计算所述板格各所述板格边的尺寸：
对于所述平面板格，根据各所述板格边的尺寸计算所述平面板格的长边尺寸和短边尺寸；
对于所述曲面板格，根据各所述板格边的尺寸确定板格边为直边或曲边，计算曲边的圆弧半径和弧长，以及所述曲面板格的短边尺寸。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述利用应力坐标变换关系，将输入的全局坐标系下的应力转换到所述板格的第二局部坐标系中，计算所述板格的等效应力，包括：
利用所述应力坐标变换关系将全局坐标下的板格应力转换到所述第二局部坐标系中，根据所述板格的类型按照插值算法计算出所述板格的等效应力，所述应力坐标变换关系，包括：
[σ']＝[β][σ][β]T
其中[σ']为所述板格在所述第二局部坐标系下的应力张量，[σ]为所述板格在全局坐标系下的应力张量，[β]为全局坐标系和所述第二局部坐标系坐标轴夹角余弦。
13.一种三维有限元模型的板格识别装置，其特征在于，包括：
模型获取模块，用于获取三维有限元模型，所述模型包括：板格，所述板格被划分为至少一个壳单元，所述壳单元包括：节点与单元边；
单元确定模块，用于遍历所述壳单元的所述单元边，根据板格边界判定条件识别所述单元边中的板格边界，确定组成所述板格的所述壳单元；
节点确定模块，用于根据所述壳单元与所述节点的对应关系以及所述壳单元与所述板格的对应关系，确定所述板格对应的所述节点；
轮廓节点识别模块，用于根据所述板格对应的所述节点确定所述板格的类型，识别不同类型所述板格的轮廓节点，所述板格的类型包括：平面板格和曲面板格；
分组模块，用于遍历所述轮廓节点，按照节点分组条件对所述轮廓节点分组，使每组所述轮廓节点对应于所述板格的同一条板格边。
14.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；以及
与所述一个或多个处理器关联的存储器，所述存储器用于存储程序指令,所述程序指令在被所述一个或多个处理器读取执行时，执行如权利要求1～12中任一所述的方法。
15.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如权利要求1～12中任一所述的方法。
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