(19)國家知識產(chǎn)權(quán)局地址310012浙江省杭州市西湖區(qū)敏迪智合伙)33206基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化方法、裝置和介質(zhì)本申請為基于數(shù)值計算的有限元跌落分析標(biāo)系，進而基于形成的碰撞坐標(biāo)系生成地板模過向設(shè)定好的有限元分析模型輸入產(chǎn)品三維模?？丈砣肽？丈砣霊?yīng)用21.一種基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟：S1,將跌落高度轉(zhuǎn)化為等效初速度；S2,基于S1的結(jié)果以及產(chǎn)品與地面接觸的情況，根據(jù)跌落方向生成碰撞坐標(biāo)系，進而基于形成的碰撞坐標(biāo)系生成地板模型；S3,通過測量地板模型表面節(jié)點反作用力減少至0或達到設(shè)定的閾值的時間，來計算有效時長；其中有效時長是指產(chǎn)品接觸地板模型開始到反彈的時間；進而獲得設(shè)定好的有限元分析模型；S4,通過向設(shè)定好的有限元分析模型輸入產(chǎn)品三維模型、跌落高度，仿真產(chǎn)品的跌落過程，得到跌落動態(tài)結(jié)果和最大應(yīng)力云圖。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化方法，其特征在于，S2具體過程包括：S2.1,通過分析產(chǎn)品的三維模型在全局坐標(biāo)系中的所有節(jié)點，判斷沿跌落方向的極限位置點，并將該極限位置點設(shè)定為碰撞點；S2.2,將碰撞點設(shè)為碰撞坐標(biāo)系的原點，將跌落方向設(shè)為碰撞坐標(biāo)系的一個新軸，將確定的新軸作為另外兩個新軸所在面的法向量，進而確定碰撞坐標(biāo)系中另外兩個新軸的方S2.3,根據(jù)碰撞坐標(biāo)系計算地板模型在碰撞坐標(biāo)系中的尺寸，形成地板模型；S2.4,構(gòu)建旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，通過旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系來調(diào)整產(chǎn)品模型的跌落角度，使旋轉(zhuǎn)后的地板模型與碰撞坐標(biāo)系建立關(guān)聯(lián)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S2.3的具體過程為：S2.3.1,根據(jù)跌落方向的設(shè)定值確定地板模型的厚度；S2.3.2,通過碰撞坐標(biāo)系X和Y軸方向的計算結(jié)果確定地板模型的長度與寬度：檢測產(chǎn)品模型的所有節(jié)點在全局坐標(biāo)系X軸方向的坐標(biāo)值，通過獲取的最大值和最小值之間的差值確定產(chǎn)品模型在全局X軸方向上的最大跨度；以碰撞坐標(biāo)點為中心，向碰撞坐標(biāo)系的X軸的正方向和反方向分別延伸最大跨度的整數(shù)倍，形成地板模型的長度；檢測產(chǎn)品模型的所有節(jié)點在全局坐標(biāo)系Y軸方向的坐標(biāo)值，通過獲取的最大值和最小值之間的差值確定產(chǎn)品模型在全局Y軸方向上的最大跨度；以碰撞坐標(biāo)點為中心，向碰撞坐標(biāo)系的Y軸的正方向和反方向分別延伸最大跨度的整數(shù)倍，形成地板模型的長度。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化方法，其特征在于，S2.4中構(gòu)建旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的具體過程包括：3繞Z軸的旋轉(zhuǎn)矩陣。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S3中有效時長的計算公式為：Tcontact=min{t|Vi∈[1,N式中，F(xiàn);(t)為地板模型表面第i個接觸節(jié)點在時間t處的法向反作用力；N代表地板模型表面的接觸節(jié)點總數(shù)；Fthreshold為設(shè)定的反作用力閾值；Tcontact為產(chǎn)品模型與地板模型接觸的持續(xù)時間，即產(chǎn)品模型從接觸地板模型開始到反彈完成的時間。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化方法，其特征在于，計算有效時長的方法包括以下步驟：S3.1,提取反作用力數(shù)據(jù)：實時監(jiān)控所有地板模型表面節(jié)點的反作用力，獲取在每個時間步下節(jié)點的反作用力數(shù)值；S3.2,判斷反作用力的零值狀態(tài)：設(shè)定一個閾值，當(dāng)所有地板模型表面節(jié)點的反作用力數(shù)值低于該閾值時，完成產(chǎn)品模型與地板模型的接觸；S3.3,判斷接觸結(jié)束時間：當(dāng)所有節(jié)點的反作用力都接近零時，計算模型與地板模型的S3.4,斷點命令控制：通過計算得到的接觸結(jié)束時間，在求解過程中出現(xiàn)產(chǎn)品反彈脫離地面的狀態(tài)即發(fā)出停止命令，停止求解過程，并剔除剩余的無效計算時間。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S4具體過程為：S4.1,基于有限元分析模型求解過程中記錄的產(chǎn)品模型的節(jié)點位移數(shù)據(jù)，獲得相對位移數(shù)據(jù)，其中節(jié)點位移數(shù)據(jù)以時間步為單位描述每個節(jié)點的運動狀態(tài)；S4.2,通過將相對位移數(shù)據(jù)加上原始坐標(biāo)計算節(jié)點的絕對位置，進而重建產(chǎn)品模型的瞬時幾何狀態(tài)，即不同時間幀下的幾何狀態(tài)；S4.3,將不同時間幀下的幾何狀態(tài)按時間順序依次連接，構(gòu)成完整的動態(tài)序列；S4.4,將時間軸的映射與仿真時間步調(diào)整一致；S4.5,獲得以固定視角下的產(chǎn)品模型的跌落動態(tài)結(jié)果；S4.6,遍歷產(chǎn)品模型的應(yīng)力值，獲取應(yīng)力最大值對應(yīng)的時間幀作為關(guān)鍵幀，提取關(guān)鍵幀對應(yīng)的應(yīng)力分布數(shù)據(jù)生成最大應(yīng)力云圖。8.一種基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化裝置，其特征在于，包括：4跌落轉(zhuǎn)化模塊，用于將跌落高度轉(zhuǎn)化為等效初速度；跌落方向調(diào)節(jié)模塊，與所述轉(zhuǎn)化模塊相連，基于跌落轉(zhuǎn)化模塊的結(jié)果以及產(chǎn)品與地面接觸的情況，根據(jù)跌落方向生成碰撞坐標(biāo)系，進而基于形成的碰撞坐標(biāo)系生成地板模型；跌落時間識別模塊，與所述跌落方向調(diào)節(jié)模塊相連，基于跌落方向調(diào)節(jié)模塊的結(jié)果，通過測量地板模型表面節(jié)點反作用力減少至0或達到設(shè)定的閾值的時間，來計算有效時長；其中有效時長是指產(chǎn)品接觸地板模型開始到反彈的時間；形成設(shè)定好的有限元分析模型；跌落求解模塊，與所述跌落時間識別模塊相連，用于通過向設(shè)定好的有限元分析模型輸入的產(chǎn)品三維模型、跌落高度，仿真產(chǎn)品的跌落過程，得到跌落動態(tài)結(jié)果和最大應(yīng)力云9.一種計算機可讀介質(zhì)，包括存儲器和一個或多個處理器，所述存儲器中存儲有可執(zhí)行代碼，所述一個或多個處理器執(zhí)行所述可執(zhí)行代碼時，用于實現(xiàn)權(quán)利要求1至7任一項所述的基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化方法。5基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化方法、裝置和介質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本申請屬于產(chǎn)品跌落分析領(lǐng)域，特別涉及基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化方背景技術(shù)[0002]在現(xiàn)代制造業(yè)中，產(chǎn)品的跌落測試是驗證其耐用性、可靠性以及在運輸或使用過程中是否能承受外力沖擊的重要手段。目前，許多企業(yè)在進行產(chǎn)品的研發(fā)和測試時，仍然依賴傳統(tǒng)的物理實驗方法。這種物理跌落測試能夠為產(chǎn)品提供一定的可靠性驗證，但其存在一些顯著的弊端，尤其是在產(chǎn)品研發(fā)的過程中，物理測試的局限性往往導(dǎo)致研發(fā)周期的延長和測試結(jié)果的不足。產(chǎn)品設(shè)計初期通常未能進行充分的數(shù)字化驗證，導(dǎo)致在產(chǎn)品試制階段出現(xiàn)問題時才進行修改和調(diào)整。這種傳統(tǒng)方法不僅延長產(chǎn)品的開發(fā)周期，還增加了生產(chǎn)成本，且常常存在無法及時預(yù)測和解決的設(shè)計缺陷。[0003]有限元分析(FEA)作為一種強大的數(shù)值計算方法，在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析、力學(xué)性能驗證等方面得到了廣泛應(yīng)用。通過對物體在跌落過程中的受力狀態(tài)、變形情況以及可能的破壞進行模擬，有限元分析能夠提前預(yù)測產(chǎn)品在實際跌落過程中的表現(xiàn)?，F(xiàn)有的有限元分析方法在應(yīng)用于跌落分析時，存在諸多操作上的困難，尤其是對于工程技術(shù)力量相對薄弱的企業(yè)而言，這些困難更為顯著。常用的方法是通過成熟的有限元分析工具，對跌落場景進行精細剖分，模擬產(chǎn)品在跌落過程中的動態(tài)行為，以達到驗證產(chǎn)品可靠性的目的。盡管這種方法理論上可以提供較為精確的仿真結(jié)果，但其應(yīng)用面臨兩大核心問題，影響企業(yè)在實際研發(fā)中的實施效果。[0004]因此，如何高效、準(zhǔn)確地進行跌落分析，并能夠合理估計仿真計算時間，成為企業(yè)面臨的核心問題。傳統(tǒng)有限元分析工具的操作復(fù)雜性和計算時間的不確定性，使得企業(yè)難以充分利用數(shù)字化技術(shù)進行跌落測試，進而影響產(chǎn)品開發(fā)的速度和質(zhì)量。發(fā)明內(nèi)容[0005]針對現(xiàn)有的物理測試和數(shù)字化跌落分析工具各有局限，尚未能完全解決企業(yè)面臨的實際問題，本發(fā)明提出一種基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化方法、裝置和介質(zhì)，通過簡化和優(yōu)化有限元模型及計算流程，使得企業(yè)能夠在研發(fā)階段進行虛擬的跌落測試，避免傳統(tǒng)物理測試帶來的時間浪費和盲目生產(chǎn)，提高產(chǎn)品設(shè)計的準(zhǔn)確性和效率。[0006]本發(fā)明提供一種基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化方法，包括如下步驟：S1,將跌落高度轉(zhuǎn)化為等效初速度；此步驟的目的是簡化計算過程、縮短計算時S2,基于S1的結(jié)果以及產(chǎn)品與地面接觸的情況，根據(jù)跌落方向生成碰撞坐標(biāo)系，進而基于形成的碰撞坐標(biāo)系生成地板模型；S3,通過測量地板模型表面節(jié)點反作用力減少至0或達到設(shè)定的閾值的時間，來計算有效時長；其中有效時長是指產(chǎn)品接觸地板模型開始到反彈的時間；進而獲得設(shè)定好的6S2.1,通過分析產(chǎn)品的三維模型在全局坐標(biāo)系中的所有節(jié)點，判斷沿跌落方向的極限位置點，并將該極限位置點設(shè)定為碰撞點；全局坐標(biāo)S2.4,在產(chǎn)品三維模型的幾何重心點處構(gòu)建旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，通過旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系來調(diào)整檢測產(chǎn)品模型的所有節(jié)點在全局坐標(biāo)系X軸方向的坐標(biāo)值，通過獲取的最大值和檢測產(chǎn)品模型的所有節(jié)點在全局坐標(biāo)系Y軸方向的坐標(biāo)值，通過獲取的最大值和7最小值之間的差值確定產(chǎn)品模型在全局Y軸方向上的最大跨度；以碰撞坐標(biāo)點為中心，向碰撞坐標(biāo)系的Y軸的正方向和反方向分別延伸最大跨度的整數(shù)倍，形成地板模型的長度。[0014]進一步地，S2.4中構(gòu)建旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的具體過程包括：表示為：[0016]式中，R為旋轉(zhuǎn)矩陣，RR?(θ?)為繞Z軸的旋轉(zhuǎn)矩陣。[0017]通過以上矩陣的乘積，可以對地板模型的初始平面進行旋轉(zhuǎn)變換，使其與指定的跌落角度相匹配。旋轉(zhuǎn)后的地板模型與碰撞坐標(biāo)系建立關(guān)聯(lián)，確保其接觸面精確適應(yīng)產(chǎn)品的碰撞條件，同時保持動態(tài)調(diào)整的靈活性。這種方法有效降低了手動調(diào)整角度的復(fù)雜性，提高了操作效率和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過逆向思維，改變地板模型生成方向來改變跌落方Tcontact=min{t|Vi∈[1,N[0019]式中，F(xiàn);(t)為地板模型表面第i個接觸節(jié)點在時間t處的法向反作用力；N代表地板模型表面的接觸節(jié)點總數(shù)；Fthreshold為設(shè)定的反作用力閾值；Tcontact為模型與地板模型接觸的持續(xù)時間，即模型從接觸地面開始到反彈完成的時間。[0020]在跌落分析中，準(zhǔn)確估算模型從接觸地板模型開始到反彈的時間是一個關(guān)鍵步驟，因為這一時間段決定了求解過程的有效計算時長。因此，通過預(yù)估和控制模型的跌落到[0021]在有限元模型中，地板模型表面節(jié)點會與模型接觸并施加反作用力，根據(jù)物理學(xué)原理，當(dāng)模型與地板模型接觸并開始反彈時，反作用力會逐漸減小。通過實時監(jiān)控地板模型表面各節(jié)點的反作用力，可以推測出模型與地板模型的接觸狀態(tài)和反彈過程。[0022]當(dāng)反作用力逐漸減小至接近零時，說明模型與地板模型的接觸逐漸結(jié)束，即反彈過程已基本完成。為了確定有效計算時長，可以設(shè)定一個閾值，當(dāng)?shù)匕迥Ｐ捅砻嫠泄?jié)點的反作用力均小于該閾值時，系統(tǒng)會判斷為模型已經(jīng)完成接觸并開始反彈，進而終止求解過8S3.1,提取反作用力數(shù)據(jù)：實時監(jiān)控所有地板模型表面節(jié)點的反作用力，在每個時間步獲取節(jié)點的反作用力數(shù)值；S3.2,判斷反作用力的零值狀態(tài)：設(shè)定一個閾值，當(dāng)所有地板模型表面節(jié)點的反作用力數(shù)值低于該閾值時，認為模型已經(jīng)完成與地板模型的接觸。[0024]S3.3,判斷接觸結(jié)束時間：當(dāng)所有節(jié)點的反作用力都接近零時，計算出模型與地板模型的接觸結(jié)束時間，標(biāo)志著反彈開始。[0025]S3.4,斷點命令控制：通過計算得到的接觸結(jié)束時間，在求解過程中出現(xiàn)產(chǎn)品反彈脫離地面的狀態(tài)即發(fā)出停止命令，停止求解過程，并剔除剩余的無效計算時間。S4.1,基于有限元分析模型求解過程中記錄的產(chǎn)品模型的節(jié)點位移數(shù)據(jù)，獲得相對位移數(shù)據(jù)，其中節(jié)點位移數(shù)據(jù)以時間步為單位描述每個節(jié)點的運動狀態(tài)；S4.2,通過將相對位移數(shù)據(jù)加上原始坐標(biāo)計算節(jié)點的絕對位置，進而重建產(chǎn)品模型的瞬時幾何狀態(tài)，即不同時間幀下的幾何狀態(tài)；S4.3,將不同時間幀下的幾何狀態(tài)按時間順序依次連接，構(gòu)成完整的動態(tài)序列；S4.4,將時間軸的映射與仿真時間步調(diào)整一致；S4.5,獲得以固定視角下的產(chǎn)品模型的跌落動態(tài)結(jié)果；S4.6,遍歷產(chǎn)品模型的應(yīng)力值，獲取應(yīng)力最大值對應(yīng)的時間幀作為關(guān)鍵幀，提取關(guān)鍵幀對應(yīng)的應(yīng)力分布數(shù)據(jù)生成最大應(yīng)力云圖，該云圖以顏色梯度的方式直觀呈現(xiàn)模型表面及內(nèi)部的應(yīng)力分布狀態(tài)。[0027]在有限元跌落分析的后處理階段，如何直觀展現(xiàn)模型的跌落狀態(tài)是整個分析流程的核心內(nèi)容。展示效果直接影響到結(jié)果的解讀和后續(xù)設(shè)計優(yōu)化的效率。為了盡可能準(zhǔn)確地還原模型的動態(tài)行為并突出關(guān)鍵受力狀態(tài)，本申請結(jié)合了跌落動畫和最大應(yīng)力云圖兩種方式，通過動態(tài)與靜態(tài)展示的有機結(jié)合，全面呈現(xiàn)模型在跌落過程中的響應(yīng)狀態(tài)。這種技術(shù)方案的實現(xiàn)涉及數(shù)據(jù)提取、算法處理和可視化渲染等多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涵蓋了從物理模擬結(jié)果到視覺化輸出的全流程。[0028]一種基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化跌落轉(zhuǎn)化模塊，用于將跌落高度轉(zhuǎn)化為等效初速度；跌落方向調(diào)節(jié)模塊，與所述轉(zhuǎn)化模塊相連，基于跌落轉(zhuǎn)化模塊的結(jié)果以及產(chǎn)品與地面接觸的情況，根據(jù)跌落方向生成碰撞坐標(biāo)系，進而基于形成的碰撞坐標(biāo)系生成地板模跌落時間識別模塊，與所述跌落方向調(diào)節(jié)模塊相連，基于跌落方向調(diào)節(jié)模塊的結(jié)果，通過測量地板模型表面節(jié)點反作用力減少至0或達到設(shè)定的閾值的時間，來計算有效時長；其中有效時長是指產(chǎn)品接觸地板模型開始到反彈的時間；形成設(shè)定好的有限元分析模跌落求解模塊，與所述跌落時間識別模塊相連，用于通過向設(shè)定好的有限元分析模型輸入的產(chǎn)品三維模型、跌落高度，仿真產(chǎn)品的跌落過程，得到跌落動態(tài)結(jié)果和最大應(yīng)力[0029]一種計算機可讀介質(zhì)，包括存儲器和一個或多個處理器，所述存儲器中存儲有可9執(zhí)行代碼，所述一個或多個處理器執(zhí)行所述可執(zhí)行代碼時，用于實現(xiàn)所述的基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化方法。[0030]有益效果：本申請為基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化方法、裝置和介質(zhì)，跌落高度轉(zhuǎn)化為等效初速度，有效縮短模型計算時間，自動生成碰撞坐標(biāo)系和地板模型，提高有效時長計算精度，顯著提高計算效率，減少無效計算，通過簡化和優(yōu)化有限元模型及計算流程，使得企業(yè)能夠在研發(fā)階段進行虛擬的跌落測試，避免傳統(tǒng)物理測試帶來的時間浪費和盲目生產(chǎn)，提高產(chǎn)品設(shè)計的準(zhǔn)確性和效率。附圖說明[0031]圖1為帶碰撞坐標(biāo)系的跌落產(chǎn)品三維結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為碰撞坐標(biāo)系和地板模型生成的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系調(diào)整前的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為通過旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系調(diào)整產(chǎn)品跌落角度后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為應(yīng)用例的最大應(yīng)力云圖；圖6為實施例1的流程圖。具體實施方式[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。[0033]實施例1一種基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化方法，流程圖如圖6所示，包括如下步S1,將跌落高度轉(zhuǎn)化為等效初速度；此步驟的目的是簡化計算過程、縮短計算時間；將跌落高度轉(zhuǎn)化為等效初速度的公式為：[0034]其中：v是物體接觸地面時的速度(單位：m/s),g是重力加速度(取9.81m/s2),h是[0035]S2,基于S1的結(jié)果以及產(chǎn)品與地面接觸的情況，根據(jù)跌落方向生成碰撞坐標(biāo)系，進而基于形成的碰撞坐標(biāo)系生成地板模型；具體過程包括：S2.1,通過分析產(chǎn)品的三維模型在全局坐標(biāo)系中的所有節(jié)點，判斷沿跌落方向的極限位置點，并將該極限位置點設(shè)定為碰撞點；當(dāng)?shù)浞较驗槿肿鴺?biāo)系中的某個軸向(例如-Z軸方向),則需要檢索全局坐標(biāo)系下所有節(jié)點的這個軸向(例如-Z軸方向)的坐標(biāo)值，選取這個軸向(例如-Z軸方向)坐標(biāo)數(shù)值絕對值最大的點作為碰撞點，即max|-Z|。[0036]S2.2,將碰撞點設(shè)為碰撞坐標(biāo)系的原點，將跌落方向設(shè)為碰撞坐標(biāo)系的一個新軸，將確定的新軸作為另外兩個新軸所在面的法向量進而確定另外兩個新軸的方向；這一碰撞點代表模型在跌落方向上最先接觸沖擊面的部位，是定義新坐標(biāo)系的核心依據(jù)。在碰撞點確定后，生成新的碰撞坐標(biāo)系。碰撞坐標(biāo)系的原點即為上述碰撞點的位置，碰撞坐標(biāo)系新軸方向(例如碰撞坐標(biāo)系的-Z軸)與跌落方向一致，即指向全局坐標(biāo)系的軸向(例如-Z軸方檢測產(chǎn)品模型的所有節(jié)點在全局坐標(biāo)系X軸方向的坐標(biāo)值，通過獲取的最大值和檢測產(chǎn)品模型的所有節(jié)點在全局坐標(biāo)系Y軸方向的坐標(biāo)值，通過獲取的最大值和1.設(shè)三維模型的節(jié)點集為N={n1,n2,…,nm},節(jié)點ni的全局坐標(biāo)為(x,yi,2.跌落方向為全局坐標(biāo)系-Z軸，檢索出所有全局坐標(biāo)系Z軸方向上數(shù)值為負值的節(jié)點，則碰撞點P基于全局坐標(biāo)系的-Z軸向坐標(biāo)為對應(yīng)節(jié)點坐標(biāo)為(xp,yp,z);3.碰撞坐標(biāo)系原點為0=(xp,yp,z)。[0039]4.碰撞坐標(biāo)系新-Z軸方向為跌落方向(這里按照舉例為全局-Z方向),新X-Y平面在全局坐標(biāo)系中表現(xiàn)為nx=(0,0,-1)。[0041]基于碰撞坐標(biāo)系生成地板模型的過程旨在實現(xiàn)地板模型與產(chǎn)品模型的精準(zhǔn)適同時保證地板模型的尺寸能夠有效涵蓋跌落模擬的需求。地板模型的厚度由跌落方向(即上述舉例時的碰撞坐標(biāo)系-Z軸方向)的設(shè)定值決定，而地板模型的長與寬則通過碰撞坐標(biāo)[0042]為了確定地板模型在碰撞坐標(biāo)系X軸方向上的長度，需要檢索產(chǎn)品模型的所有節(jié)[0044]地板模型在碰撞坐標(biāo)系X軸方向上的長度以碰撞坐標(biāo)點為中心，采用對稱結(jié)構(gòu)。在正方向和負方向上均延展至全局X軸最大跨度的n倍(n為輸入值，可調(diào)整):[0045]這樣，地板模型的X軸方向總長度為2·Lx,基本可以覆蓋模型的跌落范圍及其潛在的沖擊范圍。[0046]同理，地板模型在碰撞坐標(biāo)系Y軸方向上的長度計算方法一致，先檢索模型所有節(jié)[0047]然后在碰撞坐標(biāo)系Y軸方向上生成對稱結(jié)構(gòu)的地板模型長度：[0048]地板模型在碰撞坐標(biāo)系中的總尺寸確定為：[0051]地板模型的尺寸擴展倍數(shù)(如X和Y軸方向上的n倍)可以根據(jù)實際應(yīng)用場景調(diào)整，以便更好地適應(yīng)復(fù)雜的跌落測試需求。[0052]S2.4,構(gòu)建旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，通過旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系來調(diào)整產(chǎn)品模型的跌落角度，使旋轉(zhuǎn)后的地板模型與碰撞坐標(biāo)系建立關(guān)聯(lián)，確保其接觸面精確適應(yīng)產(chǎn)品的碰撞條件。具體過程包括：表示為：R?(θ?)為繞Z軸的旋轉(zhuǎn)矩陣。[0055]通過以上矩陣的乘積，可以對地板模型的初始平面進行旋轉(zhuǎn)變換，使其與指定的跌落角度相匹配。旋轉(zhuǎn)后的地板模型與碰撞坐標(biāo)系建立關(guān)聯(lián)，確保其接觸面精確適應(yīng)產(chǎn)品的碰撞條件，同時保持動態(tài)調(diào)整的靈活性。這種方法有效降低了手動調(diào)整角度的復(fù)雜性，提高了操作效率和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過逆向思維，改變地板模型生成方向來改變跌落方[0056]S3,通過測量地板模型表面節(jié)點反作用力減少至0或達到設(shè)定的閾值的時間，來計算有效時長；其中有效時長是指產(chǎn)品接觸地板模型開始到反彈的時間；進而獲得設(shè)定好的有限元分析模型；有效時長的計算公式為：Tcontact=min{t|Vi∈[1,N[0057]F;(t)為地板模型表面第i個接觸節(jié)點在時間t處的法向反作用力；N代表地板模型表面的接觸節(jié)點總數(shù)；Fthreshold為設(shè)定的反作用力閾值；Tcontact為模型與地板模型接觸的持續(xù)時間，即模型從接觸地面開始到反彈完成的時間。S3.1,提取反作用力數(shù)據(jù)：實時監(jiān)控所有地板模型表面節(jié)點的反作用力，在每個時間步獲取節(jié)點的反作用力數(shù)值；S3.2,判斷反作用力的零值狀態(tài)：設(shè)定一個閾值，當(dāng)所有地板模型表面節(jié)點的反作用力數(shù)值低于該閾值時，認為模型已經(jīng)完成與地板模型的接觸。[0059]S3.3,判斷接觸結(jié)束時間：當(dāng)所有節(jié)點的反作用力都接近零時，計算出模型與地板模型的接觸結(jié)束時間，標(biāo)志著反彈開始。[0060]S3.4,斷點命令控制：通過計算得到的接觸結(jié)束時間，在求解過程中出現(xiàn)產(chǎn)品反彈脫離地面的狀態(tài)即發(fā)出停止命令，停止求解過程，并剔除剩余的無效計算時間。[0061]S4,通過向設(shè)定好的有限元分析模型輸入產(chǎn)品三維模型、跌落高度，仿真產(chǎn)品的跌落過程，得到跌落動態(tài)結(jié)果和最大應(yīng)力云圖S4.1,基于有限元分析模型求解過程中記錄的產(chǎn)品模型的節(jié)點位移數(shù)據(jù)，獲得相對位移數(shù)據(jù)，其中節(jié)點位移數(shù)據(jù)以時間步為單位描述每個節(jié)點的運動狀態(tài)；S4.2,通過將相對位移數(shù)據(jù)加上原始坐標(biāo)計算節(jié)點的絕對位置，進而重建產(chǎn)品模型的瞬時幾何狀態(tài)，即不同時間幀下的幾何狀態(tài)；S4.3,將不同時間幀下的幾何狀態(tài)按時間順序依次連接，構(gòu)成完整的動態(tài)序列；S4.4,將時間軸的映射與仿真時間步調(diào)整一致；S4.5,獲得以固定視角下的產(chǎn)品模型的跌落動態(tài)結(jié)果；S4.6,遍歷產(chǎn)品模型的應(yīng)力值，獲取應(yīng)力最大值對應(yīng)的時間幀作為關(guān)鍵幀，提取關(guān)鍵幀對應(yīng)的應(yīng)力分布數(shù)據(jù)生成最大應(yīng)力云圖，該云圖以顏色梯度的方式直觀呈現(xiàn)模型表面及內(nèi)部的應(yīng)力分布狀態(tài)。[0062]跌落動畫的生成是基于求解過程中記錄的節(jié)點位移數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)存儲在結(jié)果文件中，以時間步為單位描述每個節(jié)點的運動狀態(tài)。為了生成動畫，需要對這些位移數(shù)據(jù)進行提取、處理和重建。具體而言，提取出的位移數(shù)據(jù)以相對位移的形式存在，因此需加回節(jié)點的初始坐標(biāo)以計算絕對位置，從而重建模型的瞬時幾何狀態(tài)。這一處理過程依賴于數(shù)值計算方法，確保位移數(shù)據(jù)的精確性。在動畫生成階段，不同時間幀的幾何狀態(tài)依次連接，構(gòu)成完整的動態(tài)序列。為了同步物理時間與動畫時間，時間軸的映射需要與仿真時間步一致，為了提升展示效果，可以采用固定視角展示模型運動效果。[0063]最大應(yīng)力云圖的生成旨在通過鎖定關(guān)鍵時間幀，展現(xiàn)模型在跌落過程中的極端受力狀態(tài)。在仿真過程中，每個時間步的結(jié)果文件中記錄了等效應(yīng)力的分布數(shù)據(jù)。通過對這些時間步逐一檢索，可以找到模型受力最大的時間點及其對應(yīng)的應(yīng)力分布。鎖定關(guān)鍵時間幀后，提取對應(yīng)的應(yīng)力分布數(shù)據(jù)并生成云圖，云圖以顏色梯度的方式直觀呈現(xiàn)模型表面及內(nèi)部的應(yīng)力分布狀態(tài)。[0064]實施例2一種基于數(shù)值計算的有限元跌落分析優(yōu)化裝置，包括：跌落轉(zhuǎn)化模塊，用于將跌落高度轉(zhuǎn)化為等效初速度；跌落方向調(diào)節(jié)模塊，與所述轉(zhuǎn)化模塊相連，基于跌落轉(zhuǎn)化模塊的結(jié)果以及產(chǎn)品與地面接