[發(fā)明專利]一種基于有限元語(yǔ)言的編碼方法、編譯器及求解方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710648454.3
• 申請(qǐng)日: 2017-08-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107423516A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁國(guó)平;周永發(fā);李慶定
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 元計(jì)算（天津）科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;G06F9/45
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11212
• 代理人: 楊立,王灝增

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)理方程編碼領(lǐng)域，尤其涉及一種基于有限元語(yǔ)言的編碼方法、編譯器及求解方法。

背景技術(shù)

在計(jì)算機(jī)輔助工程(Computer Aided Engineering，簡(jiǎn)稱為CAE)行業(yè)中，采用數(shù)值計(jì)算程序?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、運(yùn)行、破壞全生命周期內(nèi)的仿真模擬，各行各業(yè)中面對(duì)不同的產(chǎn)品和項(xiàng)目類型，數(shù)值計(jì)算程序千差萬(wàn)別，工程界對(duì)該類型數(shù)值計(jì)算程序的需求種類繁多；當(dāng)前這些數(shù)值計(jì)算程序都采用傳統(tǒng)的人工組建團(tuán)隊(duì)的模式來(lái)一個(gè)個(gè)開(kāi)發(fā)，采用計(jì)算機(jī)高級(jí)編程語(yǔ)言或面向?qū)ο蟮母呒?jí)編程語(yǔ)言(如C、C++、Fortran語(yǔ)言等)去一行行代碼實(shí)現(xiàn)，開(kāi)發(fā)需要投入幾十人年，并且要組織有序團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作完成；傳統(tǒng)人工編寫(xiě)程序存在編寫(xiě)程序工作量大，周期長(zhǎng)、成本高，無(wú)法快速滿足科研與工程界多樣化的需求的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：現(xiàn)有的人工編寫(xiě)程序存在編寫(xiě)程序工作量大，周期長(zhǎng)、成本高，無(wú)法快速滿足科研與工程界多樣化的需求等的缺點(diǎn)。

為解決上面的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于有限元語(yǔ)言的編碼方法，該編碼方法包括：

S1，讀取微分方程弱解形式的有限元語(yǔ)言文件以及與所述微分方程對(duì)應(yīng)的微分方程算法格式的有限元語(yǔ)言文件；

S2，將所述微分方程弱解形式的有限元語(yǔ)言文件和所述微分方程算法格式的有限元語(yǔ)言文件按照不同的預(yù)定義編碼規(guī)則編譯成源程序代碼；

S3，在預(yù)存儲(chǔ)元件庫(kù)中調(diào)用元件化源代碼程序，并將所述元件化源代碼程序和所述源程序代碼集成完整的目標(biāo)源程序代碼；

S4，將所述目標(biāo)源程序代碼換成需求的語(yǔ)言代碼，得到求解所述微分方程的程序代碼。

本發(fā)明的有益效果：通過(guò)本發(fā)明的方法，可以速快地編譯程序，并且編寫(xiě)的時(shí)間短，編寫(xiě)的準(zhǔn)確率高，同時(shí)也大大降低了編譯的成本，能夠滿足各種不同工程的需求。

進(jìn)一步地，所述S2中包括：

將所述微分方程弱解形式的有限元語(yǔ)言文件按照第一預(yù)定義編碼規(guī)則編譯成用于計(jì)算單元特性的第一源代碼程序；

以及將所述微分方程算法格式的有限元語(yǔ)言文件按照第二預(yù)定義編碼規(guī)則編譯成組集代數(shù)方程組的左端矩陣和右端向量的第二源程序代碼。

進(jìn)一步地，將所述微分方程弱解形式的有限元語(yǔ)言文件按照第一預(yù)定義編碼規(guī)則編譯成用于計(jì)算單元特性的第一源代碼程序包括：

當(dāng)所述微分方程弱解形式的有限元語(yǔ)言文件中包含有單元插值形函數(shù)的有限元語(yǔ)言文件時(shí)，調(diào)用預(yù)存儲(chǔ)形函數(shù)庫(kù)中相應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式對(duì)所述單元插值形函數(shù)的有限元語(yǔ)言文件進(jìn)行編譯，生成相應(yīng)的第一源程序代碼；

當(dāng)所述微分方程弱解形式的有限元語(yǔ)言文件中包含有積分項(xiàng)的有限元語(yǔ)言文件時(shí)，調(diào)用預(yù)存儲(chǔ)積分點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)的積分點(diǎn)坐標(biāo)和權(quán)重值，并采用等參單元進(jìn)行變換的方式對(duì)所述積分項(xiàng)的有限元語(yǔ)言文件進(jìn)行編譯，生成相應(yīng)的第一源程序代碼。

上述進(jìn)一步地有益效果：使用規(guī)定的語(yǔ)言編譯規(guī)則，這樣可以使得編譯的速度加快，也提高編譯的準(zhǔn)確率，同時(shí)也可以滿足不同的方程編譯需求。

進(jìn)一步地，所述單元特性包括：?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠染仃嚒卧|(zhì)量矩陣、單元阻尼矩陣和單元載荷向量。

進(jìn)一步地，所述有限元語(yǔ)言文件包括：pde文件、fbc文件、gcn文件、mdi文件、sch文件。

本發(fā)明還涉及一種有限元語(yǔ)言編譯器，該編譯器包括：獲取模塊、編譯模塊、生成模塊、轉(zhuǎn)換模塊；

所述獲取模塊，用于讀取微分方程弱解形式的有限元語(yǔ)言文件以及與所述微分方程對(duì)應(yīng)的微分方程算法格式的有限元語(yǔ)言文件；

所述編譯模塊，用于將所述微分方程弱解形式的有限元語(yǔ)言文件和所述微分方程算法格式的有限元語(yǔ)言文件按照不同的預(yù)定義編碼規(guī)則編譯成源程序代碼；

所述生成模塊，用于在預(yù)存儲(chǔ)元件庫(kù)中調(diào)用元件化源代碼程序，并將所述元件化源代碼程序和所述源程序代碼集成完整的目標(biāo)源程序代碼；

所述轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述目標(biāo)源程序代碼換成需求的語(yǔ)言代碼，得到到求解所述微分方程的程序代碼。

本發(fā)明的有益效果：通過(guò)本發(fā)明的編譯器，可以速快地編譯程序，并且編寫(xiě)的時(shí)間短，編寫(xiě)的準(zhǔn)確率高，同時(shí)也大大降低了編譯的成本，能夠滿足各種不同工程的需求。

進(jìn)一步地，所述編譯模塊，具體用于將所述微分方程弱解形式的有限元語(yǔ)言文件按照第一預(yù)定義編碼規(guī)則編譯成用于計(jì)算每個(gè)單元特性的第一源代碼程序；

以及將所述微分方程算法格式的有限元語(yǔ)言文件按照第二預(yù)定義編碼規(guī)則編譯成組集代數(shù)方程組的左端矩陣和右端向量的第二源程序代碼。