本发明专利技术提供一种面向对象的图形模块化建模方法，其包括如下步骤：仿真系统的建立：根据实际系统的构成将预定的模块单元进行摆放，并把这些模块单元进行拓扑连接；模块单元的遍历：对模块单元逐个进行搜索，由此对各个模块单元的拓扑连接关系和各个模块单元携带的相关数据参数进行识别；数学物理方程的建立：把通过所述模块单元的遍历步骤所识别出的众多模块单元的拓扑连接关系和携带的相关数据参数转化成求解所述仿真系统所涉及的数学物理方程所需的数据参数。该方法使得建模更系统、更高效，容易编程实现，提高了通用性，使模型的修改和扩展变得简单。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种应用于机械工程及其他相关领域中的建模方法，具体涉及 一种面向对象的图形模块化建模方法。
技术介绍
在机械工程这个的特殊领域，模块结构多、携带参数量大、拓朴关系多样 化、数学物理方程复杂是其主要特点。就目前的机械工程应用领域而言，机械 系统所涉及的内容比较众多，其特性的理论分析比较抽象和复杂， 一般来讲都 是就具体的问题进行具体的分析，分析过程复杂，流程繁瑣，太过于物理和数 学性的求解分析，且各方面内容关联性差，数据形式各异，通用性不强，这些 问题的存在给机械工程领域的建^f莫工作带来一定的困难。在建^t时孤立地采用DOS界面、数据文件输入输出、面向对象、模块化、图形化等技术，虽然一定 程度上满足了机械工程里的各个行业的具体需求，但灵活性不够、通用性差、 图形模块与数据库分离、能识别的拓朴关系简单、图形才莫块可一见性和可编辑性 不强等是其普遍存在的问题。因此，创设出通用性、可视性、易用性和功能性 等综合效果都很好的建模方法非常必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种面向对象的图形模块化建模方法，其通用性、 可视性良好。根据本专利技术的一个方面，提供了一种面向对象的图形模块化建模方法，其 包括如下步骤仿真系统的建立根据实际系统的构成将预定的模块单元进行 摆放，并把这些模块单元进行拓朴连接；模块单元的遍历对模块单元逐个进 行搜索，由此对各个模块单元的拓朴连接关系和各个模块单元携带的相关数据 参数进行识别；数学物理方程的建立把通过所述模块单元的遍历步骤所识别 出的众多模块单元的拓朴连接关系和携带的相关数据参数转化成求解所述仿真 系统所涉及的数学物理方程所需的数据参数。根据本专利技术的另 一个方面，提供了 一种求解机械领域仿真系统所涉及数学 物理方程所需的数据参数的方法，其特征在于包括如下步骤根据实际系统的 构成将预定的模块单元进行摆放，并把这些模块单元进行拓朴连接，由此形成5仿真系统；对所述仿真系统的各个模块单元进行遍历以对其拓朴连接关系和携 带的数据参数进行识别；把通过所述模块单元的遍历所识别出的众多模块单元 的拓朴连接关系和携带的数据参数转化成求解所述仿真系统所涉及的数学物理 方程所需的数据参数。根据本专利技术的又一个方面，提供了 一种轴系扭振系统的图形模块化建模方 法，其特征在于包括如下步骤将惯量-外阻尼-扭矩单元和刚度-内阻尼单 元按照实际系统的构成形式摆放，并把这些模块单元进行拓朴连接，由此形成 扭振力学模型；将所述扭振力学模型里任意一个惯量-外阻尼-扭矩单元加入 搜索队列开始搜索；搜索该模块单元的所有接口，如有其它惯量-外阻尼-扭 矩单元与之相连接，并且从未被加入搜索队列中，则把该其它惯量_外阻尼-扭矩单元加入搜索队列尾部，并记录下惯量-外阻尼-扭矩单元间存在的刚度 -内阻尼单元；对搜索队列中的惯量-外阻尼-扭矩单元逐个进行搜索，直至 搜索完毕，基于此，以惯量-外阻尼-扭矩单元为索引地对各个惯量-外阻尼 -扭矩单元和刚度-内阻尼模块单元的拓朴连接关系和携带的数据参数进行识 别，得到模型拓朴搜索顺序表和模块传动比列表；根据所述模型拓朴搜索顺序 表将力学模型转换成当量系统模型，转换的方法为按照惯量-外阻尼-扭矩 单元的搜索次序，将异级相连的惯量-外阻尼-扭矩单元组合在一起，将同级 相连的惯量_外阻尼-扭矩单元形成一个新的单独的当量系统惯量单元，独立 的惯量单元间用刚度单元连接起来，其中各惯量单元和刚度单元的原始参数引 入了传动比；根据扭振系统中系统矩阵的特点，由所述当量系统模型生成惯量 矩阵、总的阻尼矩阵、刚度矩阵(4+W^m)。本专利技术的有益效果主要体现在本专利技术所提出的面向对象的图形模块化建模方法采用了计算机图形学、拓 朴学、数据结构等学科知识，集成了面向对象、模块化、数据库、可视化等技 术手段。该建模方法中模块单元的遍历采用的拓朴理论能解决机械工程领域的 各类问题；面向对象化的模块单元处理采用的面向对象技术能实现不同领域数 据的封装、多态和继承；模块单元的设立采用的模块化技术简化了建模过程， 具有较好的容错性能；模块的编辑和仿真系统模型的建立采用的可视化技术直 观、易用，便于修改；数据的存储和读取采用的数据库技术使得数据能较小代 码和数据的重复冗余度，大大增加程序的重用性，便于有效管理和异构平台间 的移植。上述技术的综合利用，将原来复杂的机械工程领域图形化编程问题通用化 和简单化，有利于实现各种复杂的具体工程技术分析，解》丈了工程师的思维，6使得工程分析标准化、可纟见化和程序化。利用本方法进行相关领域的图形建模时，只需要用户提供原始的实物模型， 不受模型复杂程度和规模大小的限制，易于编程实现，通用性好。作为一种通用的建模技术，本专利技术可以广泛运用于机械工程领域中部件系 统设计、校核、优化中，并可为具有图形界面软件的开发提供一条行之有效的 方法和途径，促进了商用工程软件的开发与利用。总之，利用该面向对象的图形模块化建模方法使得建模更系统、更高效， 容易编程实现，提高了通用性，使模型的修改和扩展变得简单。附图说明图1是根据本专利技术的面向对象的图形模块化建模方法的一个实施例的轴系扭振系统的模块单元的示意图，其中图1A显示了惯量-外阻尼-扭矩单元，图 1B显示了刚度-内阻尼单元。图2是轴系扭振系统的三级传动扭^^莫型的示意图。图3是轴系扭振系统的当量系统图。图4是轴系扭振系统的刚度矩阵形成示意图。图5是轴系扭振系统的转动惯量矩阵示意图。图6是轴系扭振系统的内阻尼矩阵示意图。图7是轴系扭振系统的外阻尼矩阵示意图。图8是轴系扭振系统的总阻力矩阵示意图。图9是轴系扭振系统的力矩矢量示意图。具体实施例方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术集成了面向对象、模块化、数据库、可视化技术手段，并采用拓朴 学、数据结构知识，形成了一个通用的适用于机械工程各相关领域软件开发的 图形化建模方法。其具体技术方案如下 i.模块单元的设立针对具体的机械工程领域，设立若干独立无关的模块 单元，形成模块单元库。这些模块单元实际上要为具体的仿真系统所涉及的数 学物理方程提供数据参数。这些模块单元可以和所述数据参数直接对应，也可 是间接对应。比如说，要建立机械工程中一般轴系的扭转振动仿真系统，其二 阶微分方程需要惯量、刚度、阻尼和扭矩4个独立无关参数模块。则对此类机 械工程问题，可以设立成这4个直接才莫块单元，也可间接设立和惯量、刚度、阻尼、扭矩相对应的模块单元，比如分别为轴段、弹簧、橡胶、激励力4个间 接模块单元。直接模块单元不太直观，没有和具体的物理对象相对应，但在后 面的拓朴遍历中更快捷和简单，而间接模块单元则相反。ii. 面向对象化的模块单元处理确立了独立无关的模块单元后，接下来需 要采用面向对象技术为模块库里的每一个模块单元定义和封装相关数据参数， 所述的相关数据参数包括自身外观参数(位置、颜色、大小等)、计算数据参 数(即数学物理方程所需的参数)、拓朴连接参数(位置关系、输入/输出接口 )、 图形编辑参数(移动、缩放、拷贝、删除、复制等)，以及其它一些参数。这样就使得模块单元库、模块单元、参数在代码编制中以类-对象-属性的方式来实现。iii. 仿真系统的建立在采用上述步骤建立了某一领域仿真所需的模块单本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种面向对象的图形模块化建模方法，其特征在于包括如下步骤： 仿真系统的建立：根据实际系统的构成将预定的模块单元进行摆放，并把这些模块单元进行拓扑连接； 模块单元的遍历：对模块单元逐个进行搜索，由此对各个模块单元的拓扑连接关系和各 个模块单元携带的相关数据参数进行识别； 数学物理方程的建立：把通过所述模块单元的遍历步骤所识别出的众多模块单元的拓扑连接关系和携带的相关数据参数转化成求解所述仿真系统所涉及的数学物理方程所需的数据参数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：向建华，廖日东，张卫正，左正兴，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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