[發明專利]在模態動態分析中重新獲得拉格朗日乘子的系統和方法

有效

• 申請號: 201510412040.1
• 申請日: 2015-07-14
• 公開（公告）號: CN105279307B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: M·貝伊;V·貝爾斯基;V·G·翁西亞
• 申請（專利權）人: 達索系統西姆利亞公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉瑜;王英

用于包括拉格朗日乘子的有限元模型(FEM)的模態動態分析可能產生不準確的應力或反作用力。因此，本發明的實施例提供了用于執行對這些錯誤進行校正的模態分析的方法和系統。一個這樣的實施例開始于提供FEM，所述FEM在使用拉格朗日乘子來對所述FEM的應力和反作用力進行建模的模態分析中應用。接下來，運算校正項。然后，所述方法結束于使用所述校正項來修改(并由此改進)所述模態分析以更改所述拉格朗日乘子。

背景技術

本發明概括而言涉及計算機程序和系統領域，并且具體涉及計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工程(CAE)、建模和仿真領域。

市場上供應有大量的用于零件的設計或零件的組裝件的系統和程序。這些通常所說的CAD系統允許用戶構造或操縱對象或對象的組裝件的復雜三維模型。由此CAD系統使用邊或線，某些情況下使用面來提供對建模對象的表示。可以采用多種方式(例如，非均勻有理B樣條(NURBS))來表示線、邊、面、或多邊形。

這些CAD系統管理主要是幾何圖形的規范的建模對象的零件或零件的組裝件。特別地，CAD文件包含根據其生成幾何圖形的規范。根據幾何圖形，生成表示。可以將規范、幾何圖形、以及表示存儲在單個CAD文件或多個CAD文件中。CAD系統包括用來向設計者呈現建模對象的圖形化工具；這些工具專用于對復雜對象進行顯示。例如，組裝件可能包含幾千個零件。可以使用CAD系統來管理存儲于電子文件中的對象模型。

CAD和CAE系統的出現允許對象的廣泛表示的可能性。一種這樣的表示就是有限元分析(FEA)模型。在本文中，術語FEA模型、有限元模型(FEM)、有限元網格、以及網格可以互換使用。FEM通常表示CAD模型，并且由此可以表示一個或多個零件或整個組裝件。FEM是一組稱作節點的點，這些節點互連而形成被稱為網格的柵格。可以以使FEM具有底層(underlying)對象或其所表示的對象的特性的這樣的方式來對FEM進行編程。當以這樣的方式對FEM進行編程時，可以使用FEM來執行對它所表示的對象進行仿真。例如，可以使用FEM來表示車輛的內部空腔、環繞結構的聲學流體、以及任何數量的現實世界的對象，包括諸如支架等的醫療設備。當給定的FEM表示對象并且被相應地編程時，可以使用所述給定的FEM來對現實世界對象自身進行仿真。例如，可以使用表示支架的FEM來對現實醫療裝置的支架的使用進行仿真。

發明內容

本發明的實施例提供了用于執行模態分析的方法和裝置。根據至少一個示例性實施例，執行模態分析的方法包括：提供有限元模型(FEM)，所述FEM在用于使用拉格朗日乘子對所述FEM的應力和反作用力進行建模的模態分析中應用；運算校正項；并且使用所述校正項來修改所述模態分析以更改所述拉格朗日乘子。

在所述方法的實施例中，運算校正項包括通過求解帶有稀疏矩陣的線性代數方程組來求解所述FEM的運動方程組。根據這樣的實施例，在模態分析中，所述線性代數方程組的稀疏矩陣可以只進行一次因子分解。在可替換的實施例中，使用所述校正項來修改所述模態分析以更改所述拉格朗日乘子包括修改與所述拉格朗日乘子相關聯的一個或多個自由度。

根據另一個實施例，所述模態分析將所述FEM的結構響應建模為振型的疊加。在這樣的實施例中，在頻率提取分析中獲取所述振型，所述頻率提取分析是所述模態分析的組成部分。在又一個實施例中，針對所述模態分析的所有頻率點來對拉格朗日乘子進行校正。

本發明的實施例針對用于執行模態分析的系統。在這樣的實施例中，所述系統包括：被配置為提供FEM的仿真模塊，所述FEM在用于使用拉格朗日乘子來對所述FEM的應力和反作用力進行建模的模態分析中應用。在這樣的實施例中，所述系統還包括校正模塊，其可操作地耦合到所述仿真模塊并且被配置為運算校正項以及使用所述校正項來修改所述模態分析以更改所述拉格朗日乘子。