一种三维模型拓扑优化方法、设备及介质与流程

本技术涉及拓扑优化，尤其涉及一种三维模型拓扑优化方法、设备及介质。

背景技术：

1、在现代制造业中，特别是在增材制造技术的快速发展下，零件设计正经历着前所未有的变革。传统的零件设计往往受限于制造工艺和材料的特性，导致设计结果较为保守，材料利用率低下。为了克服这一挑战，拓扑优化作为一种先进的结构设计方法应运而生，它通过重新设计零件的拓扑结构，实现了在满足力学性能要求的同时，最大化地减少材料使用量和制造成本的目标。

2、现有技术中通常在本地机器上部署基于c/s(client-server，服务器-客户机)架构的传统拓扑优化软件，这种架构在面对复杂的拓扑优化问题时，往往会受到本地资源（如内存、算力等）的限制。尤其是在处理大型模型或高要求的优化任务时，资源不足会导致优化过程缓慢甚至失败，以致拓扑优化费效比较低。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种三维模型拓扑优化方法、设备及介质，用于解决如下技术问题：现有技术基于c/s架构的传统拓扑优化软件，在处理大型模型或高要求的优化任务时，资源不足会导致优化过程缓慢甚至失败，以致拓扑优化费效比较低。

2、本技术实施例采用下述技术方案：

3、本技术实施例提供一种三维模型拓扑优化方法。包括，方法由基于b/s架构的拓扑优化系统执行，基于b/s架构的拓扑优化系统由调度监控服务端、cad几何建模服务以及几何结构拓扑优化服务组成，方法包括：调度监控服务端响应浏览器端发送的求解指令，以使几何结构拓扑优化服务获取拓扑优化所需数据；调度监控服务端基于获取到的拓扑优化粗结构与拓扑优化设置，确定出所需计算资源与所需内存资源，以进行资源申请；基于申请的资源与所需数据，几何结构拓扑优化服务启动拓扑优化求解器，通过拓扑优化求解器进行拓扑优化精细结构迭代计算，并将迭代结果进行缓存；调度监控服务端向cad几何建模服务发送同步指令，并将cad几何建模服务在缓存中获取的迭代结果发送至浏览器端。

4、本技术实施例基于b/s架构的拓扑优化方法，调度监控服务端基于获取到的拓扑优化粗结构与拓扑优化设置，实现内存与计算资源的自动评估，实现资源统一管理、弹性统筹调度与部署。通过与cad设计软件的深度集成，基于拓扑优化求解器进行拓扑优化精细结构迭代计算，并将迭代结果进行缓存，无需切换软件实现设计-优化-设计的闭环流程，提升设计效率。此外，调度监控服务与拓扑优化求解器保持网络连接，监控拓扑优化求解器的运行状态，解决cad设计系统与拓扑优化系统运行生命周期不匹配问题，实现运行状态监控、中间结果保存和故障现场回复等功能。

5、在本技术的一种实现方式中，调度监控服务端响应浏览器端发送的求解指令，以使几何结构拓扑优化服务获取拓扑优化所需数据，具体包括：调度监控服务端响应浏览器端发送的求解指令，以使cad几何建模服务对拓扑优化所需数据进行组织获取；其中，所需数据至少包括目标函数、目标函数约束阈值、设计域对应的离散网格以及附着在离散网格上的约束条件及负载、材料属性、拓扑优化设置参数、用户名、文档名、版本号、实例号、通信ip、端口号以及缓存文件夹位置中的一项；通过数据转换接口层将所需数据传输至几何结构拓扑优化服务。

6、在本技术的一种实现方式中，调度监控服务端基于获取到的拓扑优化粗结构与拓扑优化设置，确定出所需计算资源与所需内存资源，具体包括：调度监控服务端获取历史拓扑优化粗结构与历史拓扑优化设置，基于历史拓扑优化粗结构与历史拓扑优化设置进行拟合处理，以得到所需计算资源；调度监控服务端基于当前拓扑优化对应的离散网格，确定出离散网格对应的顶点数量，基于顶点数量与预置必要内存容量计算函数，确定出所需内存资源。

7、在本技术的一种实现方式中，基于申请的资源与所需数据，几何结构拓扑优化服务启动拓扑优化求解器之前，方法还包括：调度监控服务通过socket套接字与拓扑优化求解器建立网络连接；调度监控服务通过socket套接字获取拓扑优化求解器的运行状态，并在运行状态为运行结束或意外终止的情况下，通知cad交互式设计内核将拓扑优化求解器的运行数据进行存储。

8、在本技术的一种实现方式中，调度监控服务端向cad几何建模服务发送同步指令之前，方法包括：调度监控服务端接收拓扑优化求解器发送的迭代中间结果，并将迭代中间结果进行缓存，以用于数据的恢复。

9、在本技术的一种实现方式中，调度监控服务端响应浏览器端发送的求解指令，以使几何结构拓扑优化服务获取拓扑优化所需数据之后，方法还包括：在浏览器端重启后，调度监控服务端响应浏览器端发送的数据同步指令，以通知cad几何建模服务进行数据同步自检；cad几何建模服务在自检结果为拓扑优化状态完成的情况下，结束当前拓扑优化任务；cad几何建模服务在自检结果为拓扑优化状态未完成的情况下，将拓扑优化状态未完成返回至调度监控服务端；调度监控服务端与拓扑优化求解器重新建立连接，以基于连接结果执行不同的拓扑优化流程调度。

10、在本技术的一种实现方式中，基于连接结果执行不同的拓扑优化流程调度，具体包括：在连接结果为连接成功的情况下，基于预设正常运行流程执行拓扑优化流程调度；在连接结果为连接未成功的情况下，cad几何建模服务基于缓存数据同步拓扑优化求解器的输出数据；cad几何建模服务基于输出数据确定出拓扑优化求解器的退出状态，并基于不同的退出状态执行不同的拓扑优化流程调度。

11、在本技术的一种实现方式中，cad几何建模服务基于输出数据确定出拓扑优化求解器的退出状态，并基于不同的退出状态执行不同的拓扑优化流程调度，具体包括：若输出数据中的拓扑优化状态为已完成状态，则确定拓扑优化求解器为正常完成退出状态，在cad几何建模服务与输出数据进行同步后结束调用流程；若输出数据中的拓扑优化状态为未完成状态，cad几何建模服务重新组织所需数据，并将所需数据发送至拓扑优化求解器；cad几何建模服务，向调度监控服务端发送重新启动拓扑优化求解器请求；调度监控服务端重新启动拓扑优化求解器，并基于预设正常运行流程执行拓扑优化流程调度。

12、本技术实施例提供一种三维模型拓扑优化设备，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：调度监控服务端响应浏览器端发送的求解指令，以使几何结构拓扑优化服务获取拓扑优化所需数据；调度监控服务端基于获取到的拓扑优化粗结构与拓扑优化设置，确定出所需计算资源与所需内存资源，以进行资源申请；基于申请的资源与所需数据，几何结构拓扑优化服务启动拓扑优化求解器，通过拓扑优化求解器进行拓扑优化精细结构迭代计算，并将迭代结果进行缓存；调度监控服务端向cad几何建模服务发送同步指令，并将cad几何建模服务在缓存中获取的迭代结果发送至浏览器端。

13、本技术实施例提供的一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：调度监控服务端响应浏览器端发送的求解指令，以使几何结构拓扑优化服务获取拓扑优化所需数据；调度监控服务端基于获取到的拓扑优化粗结构与拓扑优化设置，确定出所需计算资源与所需内存资源，以进行资源申请；基于申请的资源与所需数据，几何结构拓扑优化服务启动拓扑优化求解器，通过拓扑优化求解器进行拓扑优化精细结构迭代计算，并将迭代结果进行缓存；调度监控服务端向cad几何建模服务发送同步指令，并将cad几何建模服务在缓存中获取的迭代结果发送至浏览器端。

14、本技术实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本技术实施例基于b/s架构的拓扑优化方法，调度监控服务端基于获取到的拓扑优化粗结构与拓扑优化设置，实现内存与计算资源的自动评估，实现资源统一管理、弹性统筹调度与部署。通过与cad设计软件的深度集成，基于拓扑优化求解器进行拓扑优化精细结构迭代计算，并将迭代结果进行缓存，无需切换软件实现设计-优化-设计的闭环流程，提升设计效率。此外，调度监控服务与拓扑优化求解器保持网络连接，监控拓扑优化求解器的运行状态，解决cad设计系统与拓扑优化系统运行生命周期不匹配问题，实现运行状态监控、中间结果保存和故障现场回复等功能。