[發明專利]一種四邊形單元實時加密-減密方法

有效

• 申請號: 201510872167.1
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105373672B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 柳玉起;章志兵;李巧敏
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

本發明公開了一種面向計算過程的四邊形單元實時加密?減密方法，用于提高基于四邊形單元的板料沖壓有限元模擬的計算效率。本發明包括四邊形單元加密方法和四邊形單元減密方法兩部分，其中四邊形單元加密方法包括步驟(1)：初始加密判斷；步驟(2)：補充加密判斷；步驟(3)：單元分割，四邊形單元減密方法包括步驟(1)：減密判斷；步驟(2)：單元合并。將本發明應用于板料沖壓有限元模擬，能實時調整有限元計算過程中的網格密度，當材料流經模具復雜區域時網格自動加密，材料流經模具平緩區域時網格自動減密，從而減少計算過程中的單元數目，提高計算效率。

技術領域

本發明涉及有限元仿真分析領域，更具體地，涉及有限元計算過程中的一種基于四邊形單元的網格密度實時調整方法，適用于板料沖壓模擬過程。

背景技術

隨著計算機技術的快速發展，有限元法已經成為工程分析的重要手段。四邊形單元作為一種主要的單元模型，廣泛用于板料沖壓成形等工程領域。網格離散是建立有限元模型的重要環節，為了能準確模擬形狀復雜的工程模型，往往需要劃分足夠細密的單元網格。如果用均勻細化的單元網格來離散整個模型，則細化程度越高，單元數目越多；隨著單元數目增大，計算時間延長，對計算機硬件的要求也會提高，時間成本與經濟成本均會增大。

而事實上，對于大多數模型來說，僅在局部形狀復雜區域需要較小尺寸的單元來描述，大部分區域可以采用尺寸較大的單元。例如，在拉深、翻邊等板料沖壓有限元模擬過程中，板料沿模具表面大范圍流動；當板料流過模具圓角等形狀復雜區域時，需要劃分尺寸較小的單元，而未流入和已流出復雜區域的材料采用大尺寸的單元即可以滿足精度要求。因此，從計算成本來考慮，采用固定尺寸的單元網格來離散整個模型，或者只采用單元加密而不減密，都是不合理的。

發明內容

本發明提供一種面向計算過程的四邊形單元實時加密-減密方法，用于提高四邊形單元有限元模擬的計算效率。

本發明所采用的技術方案是：在計算初期采用較粗的單元網格，設定單元最高加密級別N，并令初始單元加密級別i等于0；隨著計算進行，某些變形較劇烈的區域進行單元加密；當該區域不再需要如此高密度的網格時，對已加密過的單元進行減密。

按照本發明的一個方面，提供了一種四邊形單元加密方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)初始加密判斷：

步驟(1-1)：以板料模型為分析對象，記當前板料包括m個四邊形單元，分別為第1單元、第2單元、…、第m單元，設集合U＝{第1單元，第2單元，…，第m單元}；建立待加密單元集合，該待加密單元集合為空集；設定j＝1；

步驟(1-2)：若第j單元的加密級別小于最高加密級別N，并且，該第j單元不屬于所述待加密單元集合，則執行步驟(1-3)，否則執行步驟(1-5)；

步驟(1-3)：若第j單元與其任意一個相鄰單元之間的夾角大于夾角臨界值，且該相鄰單元的加密級別小于最高加密級別N且大于等于該第j單元的加密級別，則將該第j單元和該相鄰單元添加到所述待加密單元集合，執行步驟(1-5)；若該第j單元與其任意一個相鄰單元之間的夾角大于夾角臨界值，且該相鄰單元的加密級別等于最高加密級別N，則將該第j單元添加到所述待加密單元集合，執行步驟(1-5)；否則執行步驟(1-4)；

步驟(1-4)：若該第j單元的翹曲角度大于翹曲角度臨界值，則將該第j單元添加到所述待加密單元集合；

步驟(1-5)：若j<m，令j＝j+1，執行步驟(1-2)；否則將所有屬于所述待加密單元集合的單元的加密級別加1，并記所述待加密單元集合的元素個數為s，執行步驟(2)；

步驟(2)補充加密判斷：