[發(fā)明專利]一種四邊形單元實(shí)時(shí)加密-減密方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510872167.1
• 申請(qǐng)日: 2015-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN105373672B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳玉起;章志兵;李巧敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

本發(fā)明公開了一種面向計(jì)算過程的四邊形單元實(shí)時(shí)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(jì)算效率。本發(fā)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(bǔ)充加密判斷；步驟(3)：?jiǎn)卧指?，四邊形單元減密方法包括步驟(1)：減密判斷；步驟(2)：?jiǎn)卧喜ⅰ⒈景l(fā)明應(yīng)用于板料沖壓有限元模擬，能實(shí)時(shí)調(diào)整有限元計(jì)算過程中的網(wǎng)格密度，當(dāng)材料流經(jīng)模具復(fù)雜區(qū)域時(shí)網(wǎng)格自動(dòng)加密，材料流經(jīng)模具平緩區(qū)域時(shí)網(wǎng)格自動(dòng)減密，從而減少計(jì)算過程中的單元數(shù)目，提高計(jì)算效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有限元仿真分析領(lǐng)域，更具體地，涉及有限元計(jì)算過程中的一種基于四邊形單元的網(wǎng)格密度實(shí)時(shí)調(diào)整方法，適用于板料沖壓模擬過程。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，有限元法已經(jīng)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(lǐng)域。網(wǎng)格離散是建立有限元模型的重要環(huán)節(jié)，為了能準(zhǔn)確模擬形狀復(fù)雜的工程模型，往往需要?jiǎng)澐肿銐蚣?xì)密的單元網(wǎng)格。如果用均勻細(xì)化的單元網(wǎng)格來離散整個(gè)模型，則細(xì)化程度越高，單元數(shù)目越多；隨著單元數(shù)目增大，計(jì)算時(shí)間延長(zhǎng)，對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的要求也會(huì)提高，時(shí)間成本與經(jīng)濟(jì)成本均會(huì)增大。

而事實(shí)上，對(duì)于大多數(shù)模型來說，僅在局部形狀復(fù)雜區(qū)域需要較小尺寸的單元來描述，大部分區(qū)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(dòng)；當(dāng)板料流過模具圓角等形狀復(fù)雜區(qū)域時(shí)，需要?jiǎng)澐殖叽巛^小的單元，而未流入和已流出復(fù)雜區(qū)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(jì)算成本來考慮，采用固定尺寸的單元網(wǎng)格來離散整個(gè)模型，或者只采用單元加密而不減密，都是不合理的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種面向計(jì)算過程的四邊形單元實(shí)時(shí)加密-減密方法，用于提高四邊形單元有限元模擬的計(jì)算效率。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：在計(jì)算初期采用較粗的單元網(wǎng)格，設(shè)定單元最高加密級(jí)別N，并令初始單元加密級(jí)別i等于0；隨著計(jì)算進(jìn)行，某些變形較劇烈的區(qū)域進(jìn)行單元加密；當(dāng)該區(qū)域不再需要如此高密度的網(wǎng)格時(shí)，對(duì)已加密過的單元進(jìn)行減密。

按照本發(fā)明的一個(gè)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(duì)象，記當(dāng)前板料包括m個(gè)四邊形單元，分別為第1單元、第2單元、…、第m單元，設(shè)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(shè)定j＝1；

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

步驟(1-3)：若第j單元與其任意一個(gè)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(jí)別小于最高加密級(jí)別N且大于等于該第j單元的加密級(jí)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(zhí)行步驟(1-5)；若該第j單元與其任意一個(gè)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(jí)別等于最高加密級(jí)別N，則將該第j單元添加到所述待加密單元集合，執(zhí)行步驟(1-5)；否則執(zhí)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(luò)+1，執(zhí)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(jí)別加1，并記所述待加密單元集合的元素個(gè)數(shù)為s，執(zhí)行步驟(2)；

步驟(2)補(bǔ)充加密判斷：