有限元仿真与BIM融合展示仿真结果的方法和系统与流程

有限元仿真与bim融合展示仿真结果的方法和系统
技术领域：
：1.本发明涉及bim在线仿真
技术领域：
：，尤其涉及一种有限元仿真与bim融合展示仿真结果的方法和系统。
背景技术：
：：2.bim+gis平台作为交通基础设施数字孪生的载体，用于刻画设施细节、呈现变化趋势，核心功能包括全要素信息载体、可视化表达两大部分。目前在交通基础设施领域，全要素信息载体主要以bim构件为基础，挂接设施结构的静动态数据；可视化表达分为三个层次：3.1、静态模型可视化渲染：基于gis地图和bim三维模型，展示三维静态模型、实现基础静态数据和动态数据的可视化。4.2、数据可视化渲染：按图表形式进行静动态数据或统计数据的展示。5.3、应用场景可视化渲染：不仅仅停留在三维模型可视化层面，而让模型与不同的业务场景关联起来，让模型贯穿于设施的全寿命周期中，反映不同阶段的设施状态，实现bim模型的深度应用。比如，根据设施监检测评估结果，更新设施状态，映射到bim模型上进行可视化，真实反映设施的健康状态；根据外部荷载进行模拟仿真，仿真结果映射到bim模型上进行结构受力图渲染，并根据实时数据进行更新。6.目前的bim平台均基于构件进行模型展示，最广泛应用的是三维静态模型的可视化，但基于更底层的三维数据瓦片的可视化研究和应用较少，如bim模型变形、模型按响应场着色等。7.从bim模型粒度分析，bim模型可视化底层为三维数据瓦片，由三维数据瓦片组成构件，构件是挂接信息的基本单元载体。由于基于更底层的三维数据瓦片的可视化研究和应用较少，这样导致bim模型的应用基本停留在三维静态模型展示层面，无法实现与业务应用场景的深度融合，造成bim模型资源的浪费。技术实现要素：8.因此，为了克服现有技术的不足之处，本发明提供一种有限元仿真与bim融合展示仿真结果的方法和系统，可以实现与业务应用场景的深度融合，不会造成bim模型资源的浪费。9.本发明的一种技术方案是，提供一种有限元仿真与bim融合展示仿真结果的方法，包括如下步骤：10.对获取的bim模型进行解析处理；11.将解析处理后的构件数据发送给有限元仿真模型进行仿真，获取仿真模型数据；12.根据仿真模型数据，修改所述bim模型的几何坐标和颜色。13.进一步，在对获取的bim模型进行解析处理的步骤中，还包括如下步骤：14.对获取的bim模型进行解析；15.对解析后与结构无关的构件数据进行删除。16.进一步，在将解析处理后的构件数据发送给有限元仿真模型进行仿真，获取仿真模型数据的步骤中，还包括如下内容：17.仿真模型数据包括仿真模型整体直角坐标系、仿真模型节点坐标、仿真模型单元、节点编号、局部坐标系及对应的构件编码。18.进一步，在根据仿真模型数据，修改所述bim模型的几何坐标和颜色的步骤中，还包括如下步骤：19.根据有限元仿真模型与所述bim模型的坐标转换关系，按照bim构件编码进行分类，将仿真模型数据转换到bim模型坐标系中，转换到bim模型后，模型坐标p′＝t·(p-δ)，变形数据d′＝t·(p+d-δ)-p′，其中，有限元仿真模型坐标为p，有限元仿真模型变形数据为d，坐标转换矩阵分别为平移向量δ和旋转矩阵t；20.根据模型坐标p′和变形数据d′，按三维空间坐标线性插值计算所述bim模型三维顶点p0对应的变形结果p0，得到所述bim模型变形后坐标p′0＝p0+d0；21.根据所述bim模型变形后坐标p′0，计算顶点法向量n0；22.据构件编码和有限元仿真模型变形数据d，修改构件编码对应的材料颜色数据，得到改变颜色后的所述bim模型；23.根据gltf、b3dm、3dtiles格式标准，按构件编码组装变形后的三维顶点坐标p0、顶点法向量n′0、三维面片索引数据和材料数据，得到变形后的所述bim模型。24.进一步，在根据模型坐标p′和变形数据d′，按三维空间坐标线性插值计算所述bim模型三维顶点p0对应的变形结果d0，得到所述bim模型变形后坐标p′0＝p0+d0的步骤中，还包括如下步骤：25.将仿真模型数据扩展和加密，每个构件编码对应为模型坐标p′和变形数据d′，应利用局部坐标系，扩展和加密为三维空间数据p″和变形数据d″；26.根据三维空间数据p″和变形数据d″，生成三维空间线性插值函数d＝f(x,y,z)，对所述bim模型三维空间数据p0进行插值，计算对应的变形结果d0；27.获得变形结果d0后，得到所述bim模型变形后坐标p′0＝p0+d0。28.本发明的另一种技术方案是，提供一种有限元仿真与bim融合展示仿真结果的系统，包括：29.解析处理模块，对获取的bim模型进行解析处理；30.发送获取模块，将解析处理后的构件数据发送给有限元仿真模型进行仿真，获取仿真模型数据；31.修改处理模块，根据仿真模型数据，修改所述bim模型的几何坐标和颜色。32.进一步，所述解析处理模块包括：33.解析模块，对获取的bim模型进行解析；34.删除模块，对解析后与结构无关的构件数据进行删除。35.进一步，仿真模型数据包括仿真模型整体直角坐标系、仿真模型节点坐标、仿真模型单元、节点编号、局部坐标系及对应的构件编码。36.进一步，所述修改处理模块包括：37.坐标变换模块，根据有限元仿真模型与所述bim模型的坐标转换关系，按照bim构件编码进行分类，将仿真模型数据转换到bim模型坐标系中，转换到bim模型后，模型坐标p′＝t·(p-δ)，变形数据d′＝t·(p+d-δ)-p′，其中，有限元仿真模型坐标为p，有限元仿真模型变形数据为p，坐标转换矩阵分别为平移向量δ和旋转矩阵t；38.变形坐标处理模块，根据模型坐标p′和变形数据d′，按三维空间坐标线性插值计算所述bim模型三维顶点p0对应的变形结果d0，得到所述bim模型变形后坐标p′0＝p0+d0；39.法向量坐标处理模块，根据所述bim模型变形后坐标p′0，计算顶点法向量n′0；40.颜色改变模块，据构件编码和有限元仿真模型变形数据d，修改构件编码对应的材料颜色数据，得到改变颜色后的所述bim模型；41.变形模块，根据gltf、b3dm、3dtiles格式标准，按构件编码组装变形后的三维顶点坐标p0、顶点法向量n′0、三维面片索引数据和材料数据，得到变形后的所述bim模型。42.进一步，所述变形坐标处理模块包括：43.扩展加密模块，将仿真模型数据扩展和加密，每个构件编码对应为模型坐标p′和变形数据d′，应利用局部坐标系，扩展和加密为三维空间数据p″和变形数据d″；44.插值计算模块，根据三维空间数据p″和变形数据d″，生成三维空间线性插值函数d＝f(x,y,z)，对所述bim模型三维空间数据p0进行插值，计算对应的变形结果d0；45.获得处理模块，获得变形结果d0后，得到所述bim模型变形后坐标p′0＝p0+d0。46.本发明通过对bim模型进行解析处理和仿真，然后修改bim模型的几何坐标和颜色，bim模型变形，并且按响应场着色，得到有限元仿真与bim融合展示仿真结果，可以实现与业务应用场景的深度融合，不会造成bim模型资源的浪费，实现基于三维数据瓦片的模型变形和响应场可视化表达，为实现bim模型与业务应用场景的深度融合提供技术支撑。47.为让本发明的上述和其他目的、特征及优点能更明显易懂，配合所附图示，做详细说明如下。附图说明48.图1是本发明中有限元仿真与bim融合展示仿真结果的方法的流程图。49.图2是本发明中b3dm二进制文件的示意图。50.图3是本发明中仿真模型数据的扩展和加密示意图。51.图4是图3中仿真模型数据的扩展示意图。52.图5是图4中数据的加密示意图。53.图6是本发明中有限元仿真与bim融合展示仿真结果的系统的原理方框示意图。54.图7是本发明中桥梁bim模型数据图。55.图8是本发明中桥梁bim模型的结构树图。56.图9是本发明中桥梁bim模型解析的几何顶点坐标数据图。57.图10是本发明中桥梁bim模型解析的几何顶点法向量数据图。58.图11是本发明中桥梁bim模型解析的几何面数据图。59.图12是本发明中桥梁bim模型解析的材料数据图。60.图13是本发明中仿真坐标及变形数据图。61.图14是本发明中局部坐标数据图。62.图15是本发明中仿真模型数据转换到bim模型坐标系中的数据图。63.图16是本发明中扩展加密前的仿真模型数据图。64.图17是图16中扩展加密后的仿真模型数据图。65.图18是本发明中bim模型顶点坐标处的变形结果数据图。66.图19是本发明中bim模型变形后顶点坐标数据图。67.图20是本发明中bim模型变形后几何顶点法向量数据图。68.图21是本发明中构件编码与变形数据映射列表。69.图22是本发明中构件编码材料颜色映射表。70.图23是本发明中仿真变形结果等效成颜色数据图。71.图24是本发明中通过在线仿真与bim融合展示仿真得到的桥梁bim模型图。具体实施方式72.为充分了解本发明之目的、特征及功效，兹藉由下述具体之试验例，并配合所附之图式，对本发明做一详细说明，说明如后。73.一、本发明提供一种有限元仿真与bim融合展示仿真结果的方法，请参见图1所示，具体包括如下步骤。74.100.对获取的bim模型进行解析处理；75.200.将解析处理后的构件数据发送给有限元仿真模型进行仿真，获取仿真模型数据；76.300.根据仿真模型数据，修改bim模型的几何坐标和颜色。77.本发明中，在上述步骤100，对获取的bim模型进行解析处理的步骤中，还包括如下内容：78.101.对获取的bim模型进行解析。对bim模型数据进行解析，获得每个构件编码对应的几何数据和材料数据。bim模型需分层存储，且三维瓦片数据需带有构件编码与有限元仿真模型一一对应。79.根据3dtiles数据格式标准，一个bim模型的3dtiles数据集由入口文件tileset.json和三维数据瓦片文件组织而成。bim模型所需的几何数据、材料数据、构件属性(最重要的构件编码)存储在三维数据瓦片中，3dtiles文件中bim模型数据瓦片为b3dm文件。b3dm文件为二进制文件(请参见图2)，构件属性存储在batchtablejson中，几何数据、材料数据存储在glb中，图2只是举例说明，本发明不限于此。80.构件数据以json形式存储，几何数据按构件编码存储，几何数据包括几何顶点坐标、顶点法向量坐标、面数据，材料数据最主要的数据为材料颜色，按rgba存储(红色相对值、绿色相对值、蓝色相对值、透明度相对值，范围均为[0,1]，对于rgb其中0对应0值，1代表255值；对于透明度，0代表完全透明，1代表完全不透明)。[0081]102.对解析后与结构无关的构件数据进行删除。bim模型数据解析完成后，获得每个构件编码对应的几何数据和材料数据。由于有限元仿真模型是对真实结构的力学抽象和简化处理，与结构受力无关的构件或结构无法考虑到有限元仿真模型中，因此与结构无关的构件数据应删除。[0082]例如，对于桥梁结构，有限元仿真无法模拟，与结构受力无关的构件包括：(1)附属结构全部，包括桥面铺装、护栏、伸缩缝、防撞措施、路灯路标、检修平台等。对于桥梁结构，有限元仿真必须模拟，与结构受力有关的构件包括：(1)上部结构：主梁(包括横隔板)、索塔、斜拉索、主缆及吊索、支座等；(2)下部结构：桥墩、桥台、墩台基础等。[0083]本发明中，在上述步骤200，将解析处理后的构件数据发送给有限元仿真模型进行仿真，获取仿真模型数据的步骤中，还包括如下内容：[0084]根据结构力学、有限元分析原理，将结构离散化，定义结构节点、单元、材料、截面特性及边界条件，建立有限元仿真梁单元模型，将解析处理后的构件数据发送给有限元仿真模型进行仿真，输出的仿真模型数据。仿真模型数据包括仿真模型整体直角坐标系、仿真模型节点坐标、仿真模型单元、节点编号、局部坐标系及对应的构件编码，仿真模型数据可表达为(x,y,z,value)，其中(x,y,z)为仿真模型坐标系下坐标，value为每个坐标对应的仿真结果，本桥为结构变形(x,y,z三个方向的平动值)，仿真模型数据得表达方式只是举例说明，本发明不限于此。[0085]本发明中，在上述步骤300，根据仿真模型数据，修改bim模型的几何坐标和颜色的步骤中，还包括：[0086]301.根据有限元仿真模型与bim模型的坐标转换关系(坐标转换矩阵)，按照bim构件编码进行分类，将仿真模型数据转换到bim模型坐标系中，转换到bim模型后，模型坐标p′＝t·(p-δ)，变形数据d′＝t·(p+d-δ)-p′，其中，有限元仿真模型坐标为p，有限元仿真模型变形数据为d，坐标转换矩阵分别为平移向量δ和旋转矩阵t。[0087]有限元仿真模型与bim模型的坐标转换关系为坐标转换矩阵，bim模型及有限元仿真模型坐标系均为空间直角坐标系，从有限元仿真模型到bim模型坐标转换分为两步，第一步为平移，第二步为旋转。[0088]可选取同桥同位置的两点坐标。bim模型坐标点定义为(bx1，by1，bz1)，(bx2，by2，bz2)；有限元仿真模型坐标点定义为(fx1，fy1，fz1)，(fx2，fy2，fz2)。[0089]1)从有限元仿真模型到bim模型的平移向量为δ＝(fx1-bx1，fy1-by2，fz1-bz1)。[0090]2)从有限元仿真模型到bim模型的旋转矩阵为：[0091]bim模型向量[0092]有限元仿真模型向量[0093][0094]本发明中，在上述步骤300，根据仿真模型数据，修改bim模型的几何坐标和颜色的步骤中，还包括：[0095]302.根据模型坐标p′和变形数据d′，按三维空间坐标线性插值计算bim模型三维顶点p0对应的变形结果d0，得到bim模型变形后坐标p′0＝p0+d0。[0096]3021.将仿真模型数据扩展和加密，每个构件编码对应为模型坐标p′和变形数据d′，应利用局部坐标系，扩展和加密为三维空间数据p″和变形数据d″，请参见图3所示，图3只是举例说明，本发明不限于此。[0097]该部分算法分为两步：[0098]第一步为扩展，即将一个点的数据扩展到面上，该面位于局部坐标系yz面上，垂直于单元方向(局部x轴)。假设点坐标p1＝(x1，y1，z1)，对应的响应数据d1＝(dx1，dy1，dz1)，局部坐标系为te，假定扩展面为7*7的网格，每个网格为3m*3m，定义为p0，扩展后的坐标扩展效果请参见图4所示，对应的变形数据均为d1。[0099]第二步为加密，即将一个点的扩展点沿单元方向扫略形成三维体数据。首先将单元等分成n份，根据两端点坐标线性插值获得n个点坐标p1，p2，...，pn-1，pn，三维体数据p″即为各个点坐标与te*p0相加获得，请参见图5所示。变形数据d″也根据坐标p1，p2，...，pn-1，pn线性插值获得每个扩展面的变形数据d1，d2，...，dn-1，dn。[0100]3022.根据三维空间数据p″和变形数据d″，生成三维空间线性插值函数d＝f(x,y,z)，对bim模型三维空间数据p0进行插值，计算对应的变形结果d0。[0101]线性插值函数d＝f(x,y,z)为多段三维线性插值函数函数，满足：[0102]dijk＝f(xi，yj，zk)，其中xi，yj，zk∈p″。[0103]3023.获得变形结果d0后，得到bim模型变形后坐标p′0＝p0+d0。[0104]本发明中，在上述步骤300，根据仿真模型数据，修改bim模型的几何坐标和颜色的步骤中，还包括：[0105]303.根据bim模型变形后坐标p′0，计算顶点法向量n′0。顶点法向量为共享同一个点的所有面法向量的算数平均值。面法向量由面的三个点(a,b,c)确定，法向量为当一个点同时由m个面共享时，顶点法向量法向量的三个分量即为顶点法向量n′0＝(n′x，n′y，n′z)。[0106]本发明中，在上述步骤300，根据仿真模型数据，修改bim模型的几何坐标和颜色的步骤中，还包括：[0107]304.据构件编码和有限元仿真模型变形数据d，修改构件编码对应的材料颜色数据，得到改变颜色后的bim模型。[0108]3041.根据有限元仿真模型数据，对每个构件编码对应的变形数据先求变形绝对值，再求均值，得到构件编码与变形数据的一一映射列表。[0109]3042.将仿真变形结果等效成颜色映射表。根据构件编码材料颜色映射表，选变形绝对值最大值对应红色(rgba:1,0,0,1)，变形绝对值最小值对应蓝色(rgba:0,0,1,1)，(绝对值最大值-绝对值最小值)/2对应黄色(rgba:0,1,0,1)，构件编码对应的颜色根据均值线性插值获得，上述只是举例说明，本发明不限于此。[0110]本发明中，在上述步骤300，根据仿真模型数据，修改bim模型的几何坐标和颜色的步骤中，还包括：[0111]305.根据gltf、b3dm、3dtiles格式标准，按构件编码组装变形后的三[0112]′[0113]维顶点坐标p0、顶点法向量n0、三维面片索引数据和材料数据，得到变形后的bim模型。[0114]本发明通过对bim模型进行解析处理和仿真，然后修改bim模型的几何坐标和颜色，bim模型变形，并且按响应场着色，得到有限元仿真与bim融合展示仿真结果，可以实现与业务应用场景的深度融合，不会造成bim模型资源的浪费，实现基于三维数据瓦片的模型变形和响应场可视化表达，为实现bim模型与业务应用场景的深度融合提供技术支撑。[0115]二、本发明提供一种有限元仿真与bim融合展示仿真结果的系统，请参见图6所示，包括解析处理模块1、发送获取模块2和修改处理模块3。[0116]解析处理模块1，对获取的bim模型进行解析处理；[0117]发送获取模块2，将解析处理后的构件数据发送给有限元仿真模型进行仿真，获取仿真模型数据；[0118]修改处理模块3，根据仿真模型数据，修改bim模型的几何坐标和颜色。[0119]本发明中，解析处理模块1包括解析模块和删除模块。[0120]解析模块，对获取的bim模型进行解析。对bim模型数据进行解析，获得每个构件编码对应的几何数据和材料数据。[0121]删除模块，对解析后与结构无关的构件数据进行删除。由于有限元仿真模型是对真实结构的力学抽象和简化处理，与结构受力无关的构件或结构无法考虑到有限元仿真模型中，因此与结构无关的构件数据应删除。[0122]本发明中，根据结构力学、有限元分析原理，将结构离散化，定义结构节点、单元、材料、截面特性及边界条件，建立有限元仿真梁单元模型，将解析处理后的构件数据发送给有限元仿真模型进行仿真，输出的仿真模型数据。仿真模型数据包括仿真模型整体直角坐标系、仿真模型节点坐标、仿真模型单元、节点编号、局部坐标系及对应的构件编码，仿真模型数据可表达为(x,y,z,value)，其中(x,y,z)为仿真模型坐标系下坐标，value为每个坐标对应的仿真结果，本桥为结构变形(x,y,z三个方向的平动值)，仿真模型数据得表达方式只是举例说明，本发明不限于此。[0123]本发明中，修改处理模块3包括坐标变换模块、变形坐标处理模块、法向量坐标处理模块、颜色改变模块、变形模块。[0124]坐标变换模块，根据有限元仿真模型与bim模型的坐标转换关系(坐标转换矩阵)，按照bim构件编码进行分类，将仿真模型数据转换到bim模型坐标系中，转换到bim模型后，模型坐标p′＝t·(p-δ)，变形数据d′＝t·(p+d-δ)-p′，其中，有限元仿真模型坐标为p，有限元仿真模型变形数据为d，坐标转换矩阵分别为平移向量δ和旋转矩阵t。[0125]变形坐标处理模块，根据模型坐标p′和变形数据d′，按三维空间坐标线性插值计算bim模型三维顶点p0对应的变形结果d0，得到bim模型变形后[0126]′[0127]坐标p0＝p0+d0。[0128]′[0129]法向量坐标处理模块，根据bim模型变形后坐标p0，计算顶点法向量′[0130]n0。[0131]颜色改变模块，据构件编码和有限元仿真模型变形数据d，修改构件编码对应的材料颜色数据，得到改变颜色后的bim模型。第一，据构件编码和有限元仿真模型变形数据d，修改构件编码对应的材料颜色数据，得到改变颜色后的bim模型。第二，根据有限元仿真模型数据，对每个构件编码对应的变形数据先求变形绝对值，再求均值，得到构件编码与变形数据的一一映射列表。第三，将仿真变形结果等效成颜色映射表。根据构件编码材料颜色映射表，选变形绝对值最大值对应红色(rgba:1,0,0,1)，变形绝对值最小值对应蓝色(rgba:0,0,1,1)，(绝对值最大值-绝对值最小值)/2对应黄色(rgba:0,1,0,1)，构件编码对应的颜色根据均值线性插值获得，上述只是举例说明，本发明不限于此。[0132]变形模块，根据gltf、b3dm、3dtiles格式标准，按构件编码组装变形[0133]′[0134]后的三维顶点坐标p0、顶点法向量n0、三维面片索引数据和材料数据，得到变形后的bim模型。[0135]本发明中，变形坐标处理模块包括扩展加密模块、插值计算模块和获得处理模块。[0136]扩展加密模块，将仿真模型数据扩展和加密，每个构件编码对应为模型坐标p′和变形数据d′，应利用局部坐标系，扩展和加密为三维空间数据p″和变形数据d″。该部分算法分为两步，第一步为扩展，第二步为加密，具有内容请参见上述对有限元仿真与bim融合展示仿真结果的方法得解释说明部分，在这里不再赘述[0137]插值计算模块，根据三维空间数据p″和变形数据d″，生成三维空间线性插值函数d＝f(x,y,z)，对bim模型三维空间数据p0进行插值，计算对应的变形结果d0。[0138]获得处理模块，获得变形结果d0后，得到bim模型变形后坐标[0139]′[0140]p0＝p0+d0。[0141]需要说明的是，本发明中，桥梁结构实时响应系统与方法是一一对应的关系，功能和步骤基本相同，在这里不再对其内容进行详细说明。[0142]三、结合上述有限元仿真与bim融合展示仿真结果的方法，提供一种最佳实施例。[0143]本实施例中，获取桥梁的bim模型，bim及有限元仿真模型结构树需保持一致。bim模型数据请参见图7所示，bim模型的结构树请参见图8所示。[0144]本实施例中，对获取的bim模型进行解析，获得每个构件编码对应的几何数据和材料数据，请参见图9、图10、图11和图12所示得几何顶点坐标数据、几何顶点法向量数据、几何面数据、材料数据。对于桥梁，按上部结构、下部结构、附属结构进行第一层结构解析；对于上部结构，按主梁、预应力、支座进行第二层结构解析；对下部结构，按桥墩、桥台、基础进行第二层结构解析；对附属结构，按桥面铺装、护栏、伸缩缝、防撞措施、路灯路标等进行第二层解析。[0145]本实施例中，对解析后与结构无关的构件数据进行删除。[0146]本实施例中，将解析处理后的构件数据发送给有限元仿真模型进行仿真，获取仿真模型数据，请参见图13所示得仿真坐标及变形数据，请参见图14所示得局部坐标数据。[0147]本实施例中，根据有限元仿真模型与bim模型的坐标转换关系(坐标转换矩阵)，按照bim构件编码进行分类，将仿真模型数据转换到bim模型坐标系中，请参见图15所示。[0148]其中，坐标转换矩阵：[0149][0150]本实施例中，将仿真模型数据扩展和加密，请参见图16所示扩展加密前数据，请参见图17所示扩展加密后数据。[0151]本实施例中，根据三维空间数据和变形数据，生成三维空间线性插值函数，对bim模型三维空间数据进行插值，计算对应的变形结果，请参见图18所示。获得变形结果后，得到bim模型变形后坐标，请参见图19所示。[0152]本实施例中，根据bim模型变形后坐标，计算顶点法向量，请参见图20所示。[0153]本实施例中，根据有限元仿真模型数据，对每个构件编码对应的变形数据先求变形绝对值，再求均值，得到构件编码与变形数据的一一映射列表，请参见图21所示。根据构件编码材料颜色映射表(请参见图22所示)，将仿真变形结果等效成颜色数据，请参见图23所示。[0154]本实施例中，根据仿真模型数据，修改bim模型的几何坐标和颜色，最后得到bim模型，请参见图24所示，该bim模型是在线仿真与bim融合展示仿真得结果。[0155]以上所述，只是本技术的较佳实施例而已，本技术并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本技术的技术效果，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术保护的范围之内。在本技术的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。当前第1页12当前第1页12
技术特征：
1.一种有限元仿真与bim融合展示仿真结果的方法，其特征在于，包括如下步骤：对获取的bim模型进行解析处理；将解析处理后的构件数据发送给有限元仿真模型进行仿真，获取仿真模型数据；根据仿真模型数据，修改所述bim模型的几何坐标和颜色。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对获取的bim模型进行解析处理的步骤中，还包括如下步骤：对获取的bim模型进行解析；对解析后与结构无关的构件数据进行删除。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将解析处理后的构件数据发送给有限元仿真模型进行仿真，获取仿真模型数据的步骤中，还包括如下内容：仿真模型数据包括仿真模型整体直角坐标系、仿真模型节点坐标、仿真模型单元、节点编号、局部坐标系及对应的构件编码。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据仿真模型数据，修改所述bim模型的几何坐标和颜色的步骤中，还包括如下步骤：根据有限元仿真模型与所述bim模型的坐标转换关系，按照bim构件编码进行分类，将仿真模型数据转换到bim模型坐标系中，转换到bim模型后，模型坐标p
′
＝t
·
(p-δ)，变形数据d
′
＝t
·
(p+d-δ)-p
′
，其中，有限元仿真模型坐标为p，有限元仿真模型变形数据为d，坐标转换矩阵分别为平移向量δ和旋转矩阵t；根据模型坐标p
′
和变形数据d
′
，按三维空间坐标线性插值计算所述bim模型三维顶点p0对应的变形结果d0，得到所述bim模型变形后坐标p
′0＝p0+d0；根据所述bim模型变形后坐标p
′0，计算顶点法向量n
′0；据构件编码和有限元仿真模型变形数据d，修改构件编码对应的材料颜色数据，得到改变颜色后的所述bim模型；根据gltf、b3dm、3dtiles格式标准，按构件编码组装变形后的三维顶点坐标p0、顶点法向量n
′0、三维面片索引数据和材料数据，得到变形后的所述bim模型。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在根据模型坐标p
′
和变形数据d
′
，按三维空间坐标线性插值计算所述bim模型三维顶点p0对应的变形结果d0，得到所述bim模型变形后坐标p
′0＝p0+d0的步骤中，还包括如下步骤：将仿真模型数据扩展和加密，每个构件编码对应为模型坐标p
′
和变形数据d
′
，应利用局部坐标系，扩展和加密为三维空间数据p
″
和变形数据d
″
；根据三维空间数据p
″
和变形数据d
″
，生成三维空间线性插值函数d＝f(x,y,z)，对所述bim模型三维空间数据p0进行插值，计算对应的变形结果d0；获得变形结果d0后，得到所述bim模型变形后坐标p
′0＝p0+d0。6.一种有限元仿真与bim融合展示仿真结果的系统，其特征在于，包括：解析处理模块，对获取的bim模型进行解析处理；发送获取模块，将解析处理后的构件数据发送给有限元仿真模型进行仿真，获取仿真模型数据；修改处理模块，根据仿真模型数据，修改所述bim模型的几何坐标和颜色。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述解析处理模块包括：
解析模块，对获取的bim模型进行解析；删除模块，对解析后与结构无关的构件数据进行删除。8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，仿真模型数据包括仿真模型整体直角坐标系、仿真模型节点坐标、仿真模型单元、节点编号、局部坐标系及对应的构件编码。9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述修改处理模块包括：坐标变换模块，根据有限元仿真模型与所述bim模型的坐标转换关系，按照bim构件编码进行分类，将仿真模型数据转换到bim模型坐标系中，转换到bim模型后，模型坐标p
′
＝t
·
(p-δ)，变形数据d
′
＝t
·
(p+d-δ)-p
′
，其中，有限元仿真模型坐标为p，有限元仿真模型变形数据为d，坐标转换矩阵分别为平移向量δ和旋转矩阵t；变形坐标处理模块，根据模型坐标p
′
和变形数据d
′
，按三维空间坐标线性插值计算所述bim模型三维顶点p0对应的变形结果d0，得
′
到所述bim模型变形后坐标p0＝p0+d0；
′
法向量坐标处理模块，根据所述bim模型变形后坐标p0，计算
′
顶点法向量n0；颜色改变模块，据构件编码和有限元仿真模型变形数据d，修改构件编码对应的材料颜色数据，得到改变颜色后的所述bim模型；变形模块，根据gltf、b3dm、3dtiles格式标准，按构件编码组装
′
变形后的三维顶点坐标p0、顶点法向量n0、三维面片索引数据和材料数据，得到变形后的所述bim模型。10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述变形坐标处理模块包括：扩展加密模块，将仿真模型数据扩展和加密，每个构件编码对应为模型坐标p
′
和变形数据d
′
，应利用局部坐标系，扩展和加密为三维空间数据p
″
和变形数据d
″
；插值计算模块，根据三维空间数据p
″
和变形数据d
″
，生成三维空间线性插值函数d＝f(x,y,z)，对所述bim模型三维空间数据p0进行插值，计算对应的变形结果d0；获得处理模块，获得变形结果d0后，得到所述bim模型变形后坐
′
标p0＝p0+d0。

技术总结
本发明揭露一种有限元仿真与BIM融合展示仿真结果的方法和系统，方法包括如下步骤：对获取的BIM模型进行解析处理；将解析处理后的构件数据发送给有限元仿真模型进行仿真，获取仿真模型数据；根据仿真模型数据，修改所述BIM模型的几何坐标和颜色。本发明通过对BIM模型进行解析处理和仿真，然后修改BIM模型的几何坐标和颜色，BIM模型变形，并且按响应场着色，得到有限元仿真与BIM融合展示仿真结果，可以实现与业务应用场景的深度融合，不会造成BIM模型资源的浪费，实现基于三维数据瓦片的模型变形和响应场可视化表达，为实现BIM模型与业务应用场景的深度融合提供技术支撑。务应用场景的深度融合提供技术支撑。务应用场景的深度融合提供技术支撑。


技术研发人员：孙守旺 焦胜 周熊 丁博森 吴小东 黄李观 钟华强 杨文斌 郭家源 袁小杰
受保护的技术使用者：云基智慧工程股份有限公司
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/7/12