[發明專利]一種服務產業聯盟的遠程有限元分析方法

有效

• 申請號: 201410064632.4
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN104077428B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 肖剛;張元鳴;馬成龍;高飛;陸佳煒;盧金晨;陳苗
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司33201
• 代理人: 王兵,黃美娟

技術領域

本發明涉及參數化設計、有限元計算、遠程分析服務、WebGL可視化等技術領域，通過對產業聯盟內成員企業相似產品特征提取、參數化設計、幾何模型構建、邊界條件標定、有限元計算、可視化輸出等步驟，實現對產業聯盟內成員企業相似產品關鍵零部件的遠程有限元分析服務，該系統平臺以Web服務的方式部署在互聯網上，產業聯盟內成員企業可以通過遠程軟件服務的方式使用，提高了產業聯盟內成員企業應用有限元分析的能力和對產品進行性能分析的水平。

背景技術

隨著對產品設計要求的不斷提高和產品設計周期的不斷縮短，有限元分析方法是企業為保證開發的產品達到設計性能要求的重要手段，但進行有限元分析的技術和成本都比較高，一般中小型企業、甚至部分大企業缺乏產品有限元分析的能力。

中小企業通過組建產業聯盟來提高產業的整體設計能力，是一種有效的合作模式。產業聯盟有其自身的特點，聯盟成員限于某一行業內的企業或是同一產業鏈各個組成部分的跨行業企業。產業聯盟內成員企業產品功能具有相似性，力學模型也具有一致性。

現有遠程有限元分析方法大多面向單個或幾個企業，主要對單一企業的產品分析或對產品進行尺寸上的優化。將某一行業不同企業相似產品共同特征提取出來做成通用模板來分析，將大大提高企業利用有限元分析的能力。為此，本發明專利提出了一種服務產業聯盟的遠程有限元分析方法并搭建服務平臺，解決現有遠程有限元分析方法無法服務于產業聯盟的局限性。

發明內容

本發明要克服現有技術的上述缺點，提供一種服務產業聯盟的遠程有限元分析方法及平臺，以提高聯盟成員企業利用有限元分析進行產品設計的能力。

一種服務產業聯盟的遠程有限元分析方法，包括如下步驟：

1)相似產品有限元模板提取；按照產品的結構特征和承力特點，分析特征結構的力學模型、材料屬性、網格劃分方法和邊界條件等，將這些處理過程程序化，進行有限元模板提取，對邊界條件類型固定化，分析過程參數化；

1.1)邊界條件類型固定化；有限元分析利用數學近似的方法對真實物理系統進行模擬，可簡化成求解微分方程，而求微分方程需要限定的變量值稱為邊界條件；在有限元分析當中邊界條件分為約束和載荷兩類；產業聯盟內成員企業相似產品力學模型具有一致性，主要表現為圖元類型一致性、約束類型一致性、載荷類型一致性。對產業聯盟內成員企業相似產品進行分析處理，歸納邊界條件類型，封裝成固定的模板即原始有限元模型，儲存在服務器端數據庫；

1.2)分析過程參數化；聯盟成員企業相似產品具有一致性也具有差異性，差異性主要表現在幾何模型差異性、材料差異性和載荷大小差異性；幾何模型差異性又分為尺寸差異性和結構差異性，在CAD系統中建模過程中實現；而材料差異性和載荷差異性在CAE前處理過程中完成；

幾何模型、材料屬性和載荷大小作為有限元分析的輸入參數，將這些參數嵌入到命令流文件中，以便自動實現新產品的有限元分析；通過對CAE和CAE系統的二次開發，可對參數的動態修改，實現用戶交互操作；

2)幾何模型構建；根據產品結構的特點，可進行固定結構的產品建模和變型結構的產品建模；對固定結構的產品建模可通過參數化建模和用戶自定義建模兩種方式實現；而變型結構的產品需要通過用戶自定義建模完成；利用CAD系統進行幾何模型的構建；

3)邊界條件標定；將幾何模型轉化成有限元模型前在幾何模型中做必要的標定，通過在幾何模型中插入相應的局部坐標系來查找施加邊界條件的圖元；

根據局部坐標系查找圖元的具體方法為：先指定圖元類型、坐標及尺寸，由于邊界條件主要施加在點線面上，可以將圖元類型分為點、直線、曲線、平面、柱面和球面等；由于圖元類型為點、線、面，不存在質量分布不均的問題，根據圖元類型可求出質心坐標；圖元尺寸可用長度(線圖元)和面積(面圖元)進行度量；最后插入局部坐標系。

4)有限元模型轉換；完成產品的分析計算需要將幾何模型轉換成有限元模型，將標定了邊界條件的幾何模型導入到有限元協同環境中的Design Modeler，實現幾何模型的共享，并在Design Simulation進行前處理、分析計算和后處理；

4.1)Workbench調用；通過操作系統命令執行ANSYS Workbench，還可以實現命令的參數化，以便實現分析自動化，通過下面的命令行實現平臺的啟動：

<installation path>/v140/Framework/bin/<platform>/runwb2；