[發明專利]使用自動多級子結構化生成子結構

有效

• 申請號: 201210451096.4
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN103106182B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: M·金;V·貝爾斯基;M·貝伊
• 申請（專利權）人: 達索系統西姆利亞公司
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 劉瑜,王英

技術領域

概括地說，本申請描述的實施例涉及有限元分析，具體地說，本申請描述的實施例涉及具有大量自由度的結構的有限元分析（FEA）模擬。

背景技術

在有限元框架中，通常采用子結構化技術（或部件模態綜合法）來分析大型復雜結構的系統。這些技術使得局部設計修改變得更加容易并且加速了模型組裝過程。尤其在大型車輛模型的設計階段中，子結構化技術常常用于減小組裝系統的大小，因此減小了對組裝系統進行后續分析的成本。為了使用子結構化技術減小大型系統的大小，除了約束（有時還稱作靜態）模式之外，通常還會使用刪減的正常模式。為了滿足較為頻繁的對有限元模型的不斷增加的精度需求，模型系統的大小顯著地增加并且需要許多個子結構本征模式。

對大規模本征值問題進行求解的一個已知方法是自動多級子結構化（AMLS）技術。AMLS技術還用于加速用于大型子結構生成的本征求解過程。然而，生成子結構占用了很多的計算時間并且需要大量的計算機資源，這是由于需要存儲大型子結構的完全子結構模式以用于后續恢復，并且需要在子結構生成過程中獲取大型子結構的完全子結構模式以進行壓縮矩陣計算，其中生成子結構包括將子結構系統矩陣投影到包括本征模式和約束模式的子結構模態空間上。在大規模模型的傳統動態子結構生成過程中，計算本征模式是強制性的，并且計算約束模式和將系統矩陣（即剛度、質量、阻尼矩陣以及力向量）投影到子結構模態空間上的成本非常高，這是由于投影是使用物理空間中的完全子結構模式來執行的，其大小可能很容易大于數億的自由度。

發明內容

在一個方面中，提供了一種用于物理對象的三維（3D）表示的有限元分析的計算機實現的方法。所述計算機實現的方法包括：用AMLS方法，組合所述3D表示的多個保留的自由度，以形成根子結構；將所述3D表示的結構投影到多級的AMLS子結構模態子空間（或縮減的AMLS子空間）上；計算縮減的AMLS子空間上的多個本征模式和壓縮算子；以及使用AMLS變換矩陣來計算子結構約束模式。所述計算機實現的方法還包括：基于所述多個本征模式、約束模式以及壓縮算子來生成所述3D表示的至少一個子結構；以及將所述至少一個子結構存儲在存儲區域中。

在另一個方面中，提供了一種用于物理對象的三維（3D）表示的有限元分析的計算機。所述計算機包括：存儲區域；以及處理器，可操作地耦合到所述存儲區域。所述處理器被配置為：利用AMLS技術來組合所述3D表示的多個保留的自由度，以形成根子結構；將所述3D表示的結構投影到多級的子結構模態子空間上；基于縮減的結構來計算多個本征模式和壓縮算子；以及使用AMLS變換矩陣來計算約束模式。所述處理器還被配置為：基于所述多個本征模式、約束模式以及壓縮算子來生成所述3D表示的至少一個子結構；以及將所述至少一個子結構存儲在存儲區域中。

在另一個方面中，提供了一種用于物理對象的三維（3D）表示的有限元分析的計算機程序產品。所述計算機程序產品包括具有計算機可執行組件的一個或多個計算機可讀存儲介質，其中所述組件包括根子結構生成組件，所述根子結構生成組件當由處理器執行時，使得所述處理器組合所述3D表示的多個保留的自由度，以形成根子結構。所述組件還包括子結構生成組件，所述子結構生成組件當由處理器執行時，使得所述處理器：將所述3D表示的結構縮減到子結構模態子空間（或縮減的AMLS子空間）上；基于縮減的結構來計算多個本征模式和壓縮算子；以及使用AMLS變換矩陣來計算約束模式。所述子結構生成組件還使得所述處理器：基于所述多個本征模式、約束模式以及壓縮算子來生成所述3D表示的至少一個子結構。

附圖說明

在下面的附圖和描述中給出了本發明的一個或多個實施例的細節。根據說明書、附圖以及根據權利要求書，本發明的其它特征、目的和優點將是顯而易見的。

圖1的流程圖示出了包括用于計算本征模式的AMLS技術以及已知的Craig-Bampton（或固定界面）子結構生成技術的已知過程。

圖2的流程圖示出了用于物理對象的三維（3D）表示的有限元分析（FEA）的包括基于AMLS的Craig-Bampton過程的示例性方法。

圖3為被劃分的系統的多級子結構樹。

圖4為被劃分的系統的多級子結構樹，包括保留的自由度。

圖5的流程圖示出了與圖1中示出的過程類似的已知過程，其中，可以使用自由界面正常模式和約束模式來生成傳統的Craig-Chang（或自由界面）子結構。

圖6的流程圖示出了用于物理對象的3D表示的FEA的包括基于AMLS的Craig-Chang過程的示例性方法。