Unity-数字孪生-实时显示大型结构体有限元分析的应变云图_云图unity

Motivation

分享针对大型结构体数字孪生的技术思路给到大家，给大家提供一些灵感，促进交流。

研究进展

1、这段时间优化和改进了Abaqus模型转Unity的流程，完成从超50W结点的大型装配体Abaqus inp文件自动提取各部件的结点、面片信息，并在Unity当中进行重构。

2、成功走通Unity-MySQL实时显示应变云图的路线，通过分部件多线程的方式从MySQL数据库中以0.05s的速度提取几十万条数据，满足数字孪生的实时性需求。

研究记录

问题一：通过Abaqus查询结点的方式重构模式失败。

当面对的是比较少量的结点（少于1W）的时候，比如说单个零部件，通过Abaqus的Query功能，能够获得结点的空间位置，有限单元的结点构成，但是，当结点数巨大（我的模型有50W个结点），而且有多个零部件，由于零部件之间的坐标关系复杂，通过Abaqus查询的功能获得的文件就可能出错。我遇到的问题是，模型直接重构成一坨不可名状的东西。

问题一解决思路：

如果要使用Abaqus的有限元分析结果，在Unity当中重建有限元网格这个问题是绕不开的。多次尝试使用查询或者report的方式，仍然失效。想到在Abaqus转Ansys时，能够通过inp文件来重建网格，那么inp文件当中必定含有Abaqus的网格信息。一看果然有，而且inp文件不是二进制文件，是能够通过记事本打开的。而且记录的方式是通过分部件的形式，那也就是说，可以编写程序解析inp文件，获得多个部件的网格信息，并按照Unity的模型构成的方式来重构部件。而且一个好消息是，在Unity当中重构的mesh是自动保持部件之间的装配关系，不需要后期再繁琐地进行部件之间的装配。

问题二：如何有秩序地将Abaqus的应力应变的信息附着在生成的模型的表面，产生云图，并实时地变化？

当模型的结点数过大的时候，由于IO接口读取大量数据过于缓慢，根本无法实现实时更改颜色。

问题二解决思路：

生成的网格是呈粉红色，如果给其赋予默认白色shader，则模型会变成灰白色。

如果要产生云图的效果，则需要编写特定的Shader,来根据模型mesh上的数值来采样颜色，然后进行实时渲染。当IO接口读取文件的速度特别慢的时候，则想到利用数据库，因为数据库技术本身就是管理海量数据的技术。在MySQL的数据库当中有根据表的某一列建立索引的功能，一旦建立索引之后，便能够迅速地找到所需要的数据。我将Abaqus不同的分析步的应变数据存储在MySQL数据库当中，然后在模型的不同的部件上挂代码，让其根据我的指令自动从数据库当中读取数据。这样则实现了模型在更换不同的颜色的时间缩短到0.05s，能够满足实时性的要求。

后续研究方向

问题一：如何在Game视图既显示云图又显示网格？

问题二： 如何训练神经网络作为代理模型来实时更新数据？

结论

欢迎小伙伴私信交流，基本上都会回复。