(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210364622.7 (22)申请日 2022.04.07 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园1号 (72)发明人 王琛　宋凌寒　樊健生　 (74)专利代理 机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 1 1250 专利代理师 刘贺秋 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于图神经网络的弹性杆系结构体系数据 处理方法及装置 (57)摘要 本发明公开了基于图神经网络的弹性杆系 结构体系数据处理方法及装置， 该方法包括： 获 取杆系结构体系数据， 提取所述杆系结构体系数 据中的拓 扑特征， 基于所述拓扑特征构建图数据 结构； 获取外部荷载， 将所述图数据结构与所述 外部荷载输入图神经网络模型， 生成弹性杆系结 构体系数据处理结果。 本方法基于图神经网络的 弹性杆系结构体系数据处理方法及装置， 基于杆 系结构体系中拓扑特征构建图数据结构， 使 得图 数据结构能够完整描述杆系结构体系的层次信 息， 对杆系结构体系进行了高保真数字化的表 示， 并且通过对图神经网络模型进行训练的过程 实现对杆系结构体系的内力计算， 保证了内力计 算结果的正确性， 提高了对弹性杆系结构体系内 力计算的效率。 权利要求书2页 说明书14页 附图6页 CN 114662204 A 2022.06.24 CN 114662204 A 1.基于图神经网络的弹性杆系结构体系数据处 理方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 获取杆系结构体系数据， 提取所述杆系结构体系数据中的拓扑特征， 基于所述拓扑特 征构建图数据结构； 获取外部荷载， 将所述图数据结构与所述外部荷载输入图神经网络模型， 生成弹性杆 系结构体系数据处 理结果。 2.根据权利要求1所述的基于图神经网络的弹性杆系结构体系数据处理方法， 其特征 在于， 所述拓扑特征， 包括杆件特征、 杆件连接节点特征、 杆件连接 关系、 连接杆件属性与节 点边界条件。 3.根据权利要求2所述的基于图神经网络的弹性杆系结构体系数据处理方法， 其特征 在于， 所述基于所述拓扑 特征构建图数据结构， 包括： 将所述杆件特征与 所述杆件连接节点特征映射至无向图中， 生成结构节点与 所述结构 节点之间的边； 利用与所述杆件连接关系与 所述连接杆件属性对所述结构节点之间的边进行赋值， 生 成矩阵元 素； 基于所述节点边界条件生成对角元素， 根据 所述矩阵元素与 所述对角元素构建拓扑关 联矩阵； 其中， 所述矩阵元 素为除所述对角元 素之外的剩余元 素； 基于所述结构节点、 所述结构节点之间的边和所述拓扑关联矩阵构建所述图数据结 构。 4.根据权利要求3所述的基于图神经网络的弹性杆系结构体系数据处理方法， 其特征 在于， 所述将所述图数据结构与所述外部荷载输入图神经网络模型， 生成弹性杆系 结构体 系数据处 理结果， 包括： 获取所述结构节点的坐标， 将所述结构节点的坐标与 所述外部荷载输入所述图神经网 络模型中， 生成节点 位移； 基于所述拓扑关联矩阵与所述节点 位移生成节点内力合； 基于所述节点内力合与所述外部荷载计算损失函数， 将所述损失与 所述预设精度进行 比较， 当所述损失函数与所述预设精度相符时， 则将所述节点内力合作为所述弹性杆系 结 构体系数据处 理结果。 5.根据权利要求4所述的基于图神经网络的弹性杆系结构体系数据处理方法， 其特征 在于， 所述基于所述拓扑关联矩阵与所述节点 位移生成节点内力合， 包括： 基于所述拓扑关联矩阵、 所述节点位移与 所述转动角度分别计算杆端内力合与 杆端弯 矩合； 基于所述杆端内力合与所述杆端弯 矩合生成所述节点内力合。 6.根据权利要求4所述的基于图神经网络的弹性杆系结构体系数据处理方法， 其特征 在于， 所述基于所述节点内力合与所述外部荷载计算损失函数中， 所述损失函数 的计算公 式如下： Loss＝||Fin+Fex||2 上式中， Loss表示损失函数， Fin表示节点内力合， Fex表示外部荷载， || ·||2表示欧几里 得范数。 7.根据权利要求4所述的基于图神经网络的弹性杆系结构体系数据处理方法， 其特征权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114662204 A 2在于， 所述将所述损失与所述预设精度进行比较， 还 包括： 当所述损 失函数与所述预设精度不相符时， 调节所述图神经网络模型的模型参数， 直 至所述损失函数与所述预设精度相符， 则将所述节点内力合作为所述弹性杆系结构 体系数 据处理结果。 8.基于图神经网络的弹性杆系结构体系数据处 理装置， 其特 征在于， 包括： 构建模块， 用于获取杆系结构体系数据， 提取所述杆系结构体系数据中的拓扑特征， 基 于所述拓扑 特征构建图数据结构； 生成模块， 用于获取外部荷载， 将所述图数据结构与所述外部荷载输入图神经网络模 型， 生成弹性杆系结构体系数据处 理结果。 9.一种计算机设备， 其特征在于， 包括处理器和存储器， 其中， 所述存储器用于存储计 算机程序， 所述处理器被配置用于调用所述计算机程序， 执行如权利要求 1‑7中任一项 所述 方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机指令， 其特征在于， 所述计算机指令 被处理器执行时实现如权利要求1 ‑7中任一项所述方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114662204 A 3