一种基于统一建模环境的多学科联合仿真和优化方法技术

本发明专利技术提供的一种基于统一建模环境的多学科联合仿真和优化方法，通过多个本地计算机在统一建模环境中搭建各自负责的专业仿真模型；统一建模环境记录搭建各专业仿真模型时各个专业仿真模型之间的依赖关系，并依据依赖关系将各专业仿真模型自动关联为产品多学科联合仿真模型；多个本地计算机基于产品多学科联合仿真模型在统一建模环境中完成优化设置，并将优化设置的参数与产品多学科联合仿真模型中的相关参数进行绑定；多个本地计算机完成优化设置之后，提交优化计算，自动完成优化的技术方案，降低复杂系统的优化难度，使得面向复杂产品的多学科优化成为可能，提高复杂产品的设计质量，降低试验成本，缩短产品设计周期。

【技术实现步骤摘要】
一种基于统一建模环境的多学科联合仿真和优化方法
本专利技术涉及的是一种基于统一建模环境的多学科联合仿真和优化方法，属于计算

技术介绍
现有的仿真方案包括：调用仿真工具软件(例如，ANSYS等)，完成仿真模型创建，提交计算，仿真工具软件自身即可得到仿真结果。如图1所示，现有的优化基本方案包括：步骤一、确定复杂系统多学科联合仿真和优化的实现流程，步骤二、通过对各个工具软件的二次开发，准备每个专业(即学科)的自动化仿真程序，实现仿真模型的自动创建以及仿真结果的自动提取；注：图中各个节点(如：CAD、CAE、CAPP、CAM等)表示各专业的自动化仿真程序。步骤三、确定优化软件，并在优化软件中根据多学科联合仿真和优化的流程串联各专业的自动化仿真程序，同时设置优化目标、优化变量、约束变量以及优化算法，然后点击计算，即可开始优化分析。专利技术人在研究的过程中发现，现有技术手段中的工具软件无法记录不同专业模型之间的关联关系，也即无法自动确定多学科联合仿真和优化的流程，这就需要优化负责人自己来搭建，且在目前的分工中，优化工作是由一人负责的，其他人员只是负责完成各专业的仿真模型。但这些仿真模型中的绝大多数都无法直接在仿真流程中直接使用。这就要求仿真负责人自己对仿真软件做二次开发准备某个专业的自动化仿真程序(包括仿真模型的自动创建以及仿真结果的自动提取)。准备工作量大，技术门槛高，不利于快速推广应用，无法实现多人协同优化。
技术实现思路
为解决传统的复杂对象的多学科联合仿真及优化的所有工作都只能由一人来完成，准备工作量大，技术门槛高，实施困难的技术问题，本专利技术提供了一种基于统一建模环境的多学科联合仿真和优化方法，在统一建模环境整合多种仿真工具的基础上，可以实现多人异地联合仿真和优化设计，能够将原先需要一人完成的大量高难度工作分解为多人协作完成，显著降低复杂对象多学科联合仿真及优化的难度和准备周期。本专利技术通过以下技术方案来具体实现：本专利技术提供了一种基于统一建模环境的多学科联合仿真和优化方法，包括：(1)多个建模用本地计算机部署并启动统一建模环境，并在其统一建模环境中搭建各自负责的专业仿真模型；(2)多个建模用本地计算机的各统一建模环境记录搭建各专业仿真模型时各个专业仿真模型之间的依赖关系，并依据依赖关系将所述各专业仿真模型自动关联为产品多学科联合仿真模型；(3)优化用本地计算机部署并启动统一建模环境，并基于产品多学科联合仿真模型在其统一建模环境中完成优化设置，并将优化设置的参数与产品多学科联合仿真模型中的相关参数进行绑定；优化设置包括但不限于设置优化目标、优化变量、优化约束以及优化算法；(4)所述优化用本地计算机完成优化设置之后，其统一建模环境根据各个专业仿真模型之间的依赖关系，通过对应的工具适配器，自动驱动工具软件更新各个专业仿真模型，实现各个专业仿真模型的自动化更新以及仿真结果的自动提取，自动完成优化。所述步骤(1)中，在其统一建模环境中搭建的各自负责的专业仿真模型统一存放在数据中心中。所述步骤(1)中，多个建模用本地计算机基于中性指令集搭建各自负责的专业仿真模型，在搭建专业仿真模型过程中驱动函数集根据中性指令的要求驱动工具软件完成相关的建模工作。所述步骤(2)中，多个建模用本地计算机的各统一建模环境记录搭建学科仿真模型时各个学科仿真模型之间的依赖关系，包括：各统一建模环境记录下游仿真模型对上游仿真模型的依赖关系以及不同仿真模型间的依赖关系，形成一张关系网，通过此关系网来维护所述各专业仿真模型之间的依赖关系，根据所述关系网确认所述各专业仿真模型更新顺序及数据传递方向。进一步的，根据各专业仿真模型之间的输入输出参数自动记录不同仿真模型间的依赖关系。所述步骤(3)中，优化算法包括但不限于牛顿法、梯度法和遗传算法。本专利技术提供的一种基于统一建模环境的多学科联合仿真和优化方法，通过多个建模用本地计算机在其统一建模环境中搭建各自负责的专业仿真模型，统一建模环境记录搭建各专业仿真模型时各个专业仿真模型之间的依赖关系，并依据依赖关系将所述各专业仿真模型自动关联为产品多学科联合仿真模型；优化用本地计算机基于产品多学科联合仿真模型在统一建模环境中完成优化设置，并将优化设置的参数与产品多学科联合仿真模型中的相关参数进行绑定；优化用本地计算机完成优化设置之后，提交优化计算，自动完成优化的技术方案，降低复杂系统的优化难度，使得面向复杂产品的多学科优化成为可能，提高复杂产品的设计质量，降低试验成本，缩短产品设计周期。附图说明图1是现有技术中多学科联合仿真优化流程示意图；图2是本专利技术实施例一提供的一种基于统一建模环境的多学科联合仿真和优化方法的优化计算参数设置示意图；图3是本专利技术实施例一提供的一种基于统一建模环境的多学科联合仿真和优化方法的异地多人多学科联合设计示意图；图4是本专利技术实施例一提供的一种基于统一建模环境的多学科联合仿真和优化方法的基于模型间的关联关系自动确定优化流程示意图；图5是本专利技术实施例一提供的一种基于统一建模环境的多学科联合仿真和优化方法的基于中性模型和工具适配器实现仿真模型的自动更新示意图；图6是本专利技术实施例一提供的优化对象示意图；图7是本专利技术实施例一提供的面板几何模型示意图；图8是本专利技术实施例一提供的面板的CAE仿真模型示意图；图9是本专利技术实施例一提供的面板的优化仿真设置示意图；图10是本专利技术实施例一提供的面板的优化结果示意图。具体实施方式下面对本专利技术的技术方案进行具体阐述，需要指出的是，本专利技术的技术方案不限于实施例所述的实施方式，本领域的技术人员参考和借鉴本专利技术技术方案的内容，在本专利技术的基础上进行的改进和设计，应属于本专利技术的保护范围。在建模用本地计算机和优化用本地计算机上都安装并启动专利申请号为2014106699626中的统一建模平台(环境)。本专利技术实施例一提供了一种基于统一建模环境的多学科联合仿真和优化方法，包括：步骤(1)至步骤(4)。(1)多个建模用本地计算机部署并启动统一建模环境，并在各自的统一建模环境中搭建各自负责的专业仿真模型。其中，在各自的统一建模环境中搭建的各自负责的专业仿真模型统一存放在数据中心中，以保证数据的唯一性，这样就可以保证不同地区的设计人员基于同一套进行设计，如图3所示。在本专利技术中，多个建模用本地计算机基于中性指令集搭建各自负责的专业仿真模型，在搭建专业仿真模型过程中驱动函数集根据中性指令的要求驱动工具软件完成相关的建模工作。例如，结构设计师A利用统一建模环境点线面中性指令集，调用CAD适配器驱动UG软件点、线、面接口函数完成面板几何模型，也就是面板CAD模型的创建，并将面板CAD模型提交到数据中心；仿真设计师B通过数据中心获取面板几何模型的数据，在面板几何模型的基础上，基于统一建模环境的CAE适配器调用ANSYS软件接口驱动ANSYS完成面板的CAE仿真模型创建，将有限元模型，也就是CAE仿真模型提交到数据中心；优化设计师C基于面板的CAD模型、CAE仿真模型，在统一建模环境中驱动Isight软件完成面板的优化模型创建。(2)多个建模用本地计算机的各统一建模环境记录搭建各专业仿真模型时各个专业仿真模型之间的依赖关系，并依据依赖关系将所述各专业仿真模型自动关联为产品多学科联合仿真模型。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于统一建模环境的多学科联合仿真和优化方法，其特征在于，包括：(1)多个建模用本地计算机部署并启动统一建模环境，并在其统一建模环境中搭建各自负责的专业仿真模型；(2)多个建模用本地计算机的各统一建模环境记录搭建各专业仿真模型时各个专业仿真模型之间的依赖关系，并依据依赖关系将所述各专业仿真模型自动关联为产品多学科联合仿真模型；(3)优化用本地计算机部署并启动统一建模环境，并基于产品多学科联合仿真模型在其统一建模环境中完成优化设置，并将优化设置的参数与产品多学科联合仿真模型中的相关参数进行绑定；优化设置包括但不限于设置优化目标、优化变量、优化约束以及优化算法；(4)所述优化用本地计算机完成优化设置之后，其统一建模环境根据各个专业仿真模型之间的依赖关系，通过对应的工具适配器，自动驱动工具软件更新各个专业仿真模型，实现各个专业仿真模型的自动化更新以及仿真结果的自动提取，自动完成优化。

【技术特征摘要】
1.一种基于统一建模环境的多学科联合仿真和优化方法，其特征在于，包括：(1)多个建模用本地计算机部署并启动统一建模环境，并在其统一建模环境中搭建各自负责的专业仿真模型；(2)多个建模用本地计算机的各统一建模环境记录搭建各专业仿真模型时各个专业仿真模型之间的依赖关系，并依据依赖关系将所述各专业仿真模型自动关联为产品多学科联合仿真模型；(3)优化用本地计算机部署并启动统一建模环境，并基于产品多学科联合仿真模型在其统一建模环境中完成优化设置，并将优化设置的参数与产品多学科联合仿真模型中的相关参数进行绑定；优化设置包括但不限于设置优化目标、优化变量、优化约束以及优化算法；(4)所述优化用本地计算机完成优化设置之后，其统一建模环境根据各个专业仿真模型之间的依赖关系，通过对应的工具适配器，自动驱动工具软件更新各个专业仿真模型，实现各个专业仿真模型的自动化更新以及仿真结果的自动提取，自动完成优化。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽华，
申请(专利权)人：上海丕休智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31