一、概述
近日，木棉樹軟件的《FEA有限元仿真軟件》在“基于復(fù)雜大空間結(jié)構(gòu)下的應(yīng)力分布仿真”的技術(shù)上取得成功突破，該技術(shù)功能的成功突破不但在國內(nèi)，在國際上也屬于稀缺，標(biāo)志著以木棉樹軟件為代表的“國內(nèi)工業(yè)仿真軟件”正在快速追趕歐美發(fā)達(dá)國家，部份技術(shù)棧已經(jīng)到達(dá)或超過了歐美的水平。
二、行業(yè)現(xiàn)狀
針對“室外復(fù)雜大空間”的場景，國內(nèi)在傳統(tǒng)解決方案中，均以二維平面的“熱力圖”來表現(xiàn)其目標(biāo)密度分布、溫度分布、有害氣體擴(kuò)散等的可視化應(yīng)用，如下圖：
（二維平面熱力圖、 立體熱力圖）
而FEA有限元分析中的應(yīng)力云圖，雖然能以三維結(jié)構(gòu)的方式表現(xiàn)物體的受力程度，但是其前處理、后處理的操作過于繁瑣，求解器也非常復(fù)雜，電腦的運(yùn)算時(shí)間也很長，不能滿足用戶對于“快速實(shí)時(shí)仿真”的需求，無法在數(shù)字孿生中應(yīng)用，如下圖（示例來自木棉樹FEA有限元）：
（機(jī)械熱應(yīng)力、飛機(jī)外流場）
（飛行器壓力、汽車風(fēng)阻）
（橋梁靜力、汽車沖擊力）
三、技術(shù)特點(diǎn)
木棉樹軟件新發(fā)布的“三維仿真云圖”功能完美解決了行業(yè)中的難題，它能在“室外復(fù)雜大空間”的場景下，通過優(yōu)化FEA有限元算法，在數(shù)字孿生中流暢進(jìn)行“結(jié)構(gòu)三維云圖”的仿真模擬，它吸取了應(yīng)力圖和熱力圖的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了他們的不足。
（木棉樹三維仿真云圖）
它的優(yōu)勢在于：
1、視覺效果直觀表達(dá)
三維仿真云圖相比二維熱力圖更能直觀表達(dá)“力”的分布，視覺上更直觀、更美觀。
2、無圖層遮擋
二維熱力圖是在三維場景上方新建了一個(gè)平面圖層，會把下方的三維場景擋住，視角觀看不方便，影響決策判斷。而三維仿真云圖是直接在所有的三維場景幾何表面渲染云圖，無圖層遮擋。
3、便捷配置后處理
傳統(tǒng)的FEA有復(fù)雜的前處理、求解器、后處理設(shè)置，操作繁瑣且復(fù)雜，而“三維仿真云圖”模塊集成了所需的前處理、求解器、后處理算法及設(shè)置，僅在二次開發(fā)中進(jìn)行簡單的幾個(gè)參數(shù)化配置即可完成。
4、實(shí)時(shí)快速渲染
傳統(tǒng)的FEA有漫長的計(jì)算過程，無法及時(shí)渲染出仿真結(jié)果，也很難渲染出實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，而“三維仿真云圖”模塊采用了多種優(yōu)化算法，能以每幀100毫秒的穩(wěn)定頻率快速渲染動(dòng)態(tài)云圖。
5、應(yīng)用廣泛
二維熱力圖一般用來表現(xiàn)平面狀態(tài)下的目標(biāo)密度分布、溫度分布、有害氣體擴(kuò)散，無法表現(xiàn)應(yīng)力、靜力、氣流、多樓層的密度、溫度、氣體等等空間狀態(tài)分布。三維仿真云圖則能表現(xiàn)絕大多數(shù)的空間分布狀態(tài)。
（視頻演示）
四、核心技術(shù)
木棉樹軟件新發(fā)布的“三維仿真云圖”功能已經(jīng)集成在了木棉樹的“工業(yè)數(shù)字孿生軟件”中，它的系統(tǒng)架構(gòu)，并非簡單的“熱力圖”，而是木棉樹對自有的FEA有限元的優(yōu)化，是基于結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算分析應(yīng)用的模擬體現(xiàn)，通過三維模型可視化直觀表達(dá)理化的分析結(jié)果，為工程技術(shù)人員和管理者提供科學(xué)的決策支撐！
它采用了以下主要技術(shù)方法：
1、定義有窮序列，便捷配置運(yùn)算模型
2、使用有限枚舉，在有窮序列中還原仿真數(shù)據(jù)
3、牛頓多項(xiàng)式插值的運(yùn)用，能快速流暢仿真
4、采用線性回歸算法訓(xùn)練完整的數(shù)學(xué)模型
5、超級布爾運(yùn)算，能快速在百萬級的幾何圖形中并集計(jì)算，在其上渲染疊加云圖
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