[发明专利]一种材料外形状态显示方法和系统

说明书

本申请提供了一种材料外形状态显示方法和系统，其创建了可供模拟仿真软件调用的、用于表示材料在不同相态下的纹理库，该纹理库用于实时表现几何模型和材料在强载荷作用下局部大变形、崩落破坏时的外形、纹理特征，动态地显示仿真工况的实际效果。本申请还提出判断相变并完成材料外形纹理实时更新的方法，在计算迭代的过程中，通过提取计算过程中网格单元压力、温度数值并结合相变温度压力值判断材料相的分布，根据判断结果实现材料相变过程中纹理图的切换，从而真实地图形化表现出高速碰撞、冲击侵彻和爆炸等工况下模型和环境的状态及其演化过程情况。

技术领域

本申请涉及模拟仿真领域，具体涉及一种材料外形状态的显示方法和系统。

背景技术

自然界中存在各种各样的材料，外形具备各种不同的颜色和纹理。而且材料都是以固、液、气三种状态存在着。材料在不同的相态（固相、液相、气相）下的颜色和纹理都会有明显的区别。数值模拟方法在研究爆炸与冲击问题时，根据系统的守恒控制方程、可全过程地模拟和观测系统。材料模型建立数值模拟中材料的应力与应变、内能之间的联系，描述材料在外界作用下的物理响应。例如超高速撞击的物理特点是高温、高压和高应变率，并可能伴随材料熔化相变的发生。炸药爆炸过程中释放大量的能量，并伴随着固体炸药熔化、气化相变发生。

目前市场上的显示动力学数值模拟软件在显示模型材料的过程中，大多通过颜色进行区分，缺少表现材料真实外形的纹理特征，而且往往对应的颜色和材料实际颜色也并不一致。在描述材料在外界作用下的物理响应过程中，也无法表现出材料在数值模拟计算过程中由于相变引起的外形状态的区别，无法真实地再现各种工况的实际效果，对仿真结果的显示存在失真的情况。

发明内容

针对上述技术问题，本申请采用的技术方案为：一种材料外形状态显示方法，其基于动力学数值模拟软件，所述软件集成有包含材料模型、材料参数和相变温度压力值的材料库，所述软件集成有纹理库，所述纹理库和所述材料库对应，用于保存所述材料库中全部材料在不同相态下的纹理图，所述方法包括：S100，创建并配置至少一个几何模型，其中，所述配置至少一个几何模型包括：分别为所述至少一个几何模型选择求解器、划分网格、设置初始状态和边界条件、添加初始材料；S200，设置所述至少一个几何模型的计算起始时间t1、计算截止时间t2、计算时间步长Δt、时间步长数i=1、当前计算时间t=t1、计算初始环境温度w、计算初始环境压力p，根据所述计算初始环境温度w和所述计算初始环境压力p分别从所述纹理库中选择与几何模型初始材料相应的纹理图对所述至少一个几何模型进行渲染；开始执行计算；S300，判断t≥t2是否成立，如果成立，执行步骤S400；否则执行步骤S500；S400，停止计算，方法结束；S500，当t=t1+i×Δt时，获取所述至少一个几何模型每个网格的当前温度值W和当前压力值P；S600，基于所述材料库中的所述相变温度压力值，判断是否存在至少一个所述网格的当前温度值W和当前压力值P触发初始材料转变为另一相态；判断为否时，执行步骤S700，否则执行步骤S800；S700，i=i+1，返回执行步骤S300；S800，调用所述初始材料相应相态下的纹理图渲染所述至少一个几何模型的不同相态区域，i=i+1，返回执行步骤S300。

一种材料外形状态显示系统，该系统包括有处理器和一种非瞬时性计算机可读存储介质，该存储介质用于保存至少一条指令或至少一段程序，且所述处理器加载并执行所述至少一条指令或至少一段程序以实现上述的材料外形状态显示方法。

本申请至少具有以下技术效果：其首先创建了可供模拟仿真软件调用的、用于表示材料在不同相态下的纹理库，该纹理库可用于实时表现几何模型和材料在强载荷作用下局部大变形、崩落破坏时的外形、纹理特征，动态地显示仿真工况的实际效果。其次，本申请还提出判断相变并完成材料外形纹理实时更新的方法，在计算迭代的过程中，通过提取计算过程中网格单元压力、温度数值并结合相变温度压力值判断材料相的分布，根据判断结果实现材料相变过程中纹理图的切换，从而真实地图形化表现出高速碰撞、冲击侵彻和爆炸等工况下模型和环境的状态及其演化过程情况，进而解决仿真结果展示中存在的颜色失真和表达不准确的情况。

附图说明