[發明專利]一種四邊形單元實時二分式加密-減密方法

有效

• 申請號: 201710852753.9
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107577894B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 柳玉起;章志兵;孔炎
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尚威;李智

本發明屬于有限元仿真領域，具體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二分式加密方法和四邊形單元減密方法兩部分，其中四邊形單元二分式加密方法包括步驟(1)：初始加密判斷；步驟(2)：補充加密判斷；步驟(3)：單元分割方向判斷；步驟(4)：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，可以實時調整有限元計算過程中的網格密度，當材料流經模具折邊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

本發明屬于有限元仿真領域，更具體地，涉及一種四邊形單元實時二分式加密—減密方法，其能夠在板料沖壓模擬過程中，基于四邊形網格密度進行實時調整。

背景技術

隨著有限元理論和計算機技術的發展，計算機輔助工程(CAE)技術和軟件已逐漸成為工程設計人員從事產品研究和開發的得力工具。其中四邊形單元作為主流的片體單元，廣泛應用于板材沖壓成形仿真領域。實際工程的有限元模型越來越復雜，網格劃分是準確反映有限元模型的重要環節。網格尺寸和數量對計算精度和計算規模產生直接影響，一般來說，單元網格尺寸越小，有限元模型精度和計算精度會增加，同時由于單元數量的增加，計算時間和計算成本也會大大增加。

在專利CN105373672A中公開了一種四邊形單元實時加密—減密方法，該方法將待分割單元分成四個小的單元，對四邊形單元的網格密度進行調整，該方法能夠對網格密度進行實時調整，且由于是四分式加減密方法，其具有很高的計算精度，且在計算效率上相比以往的方法也有較大的提升。但進一步的研究表明，上述專利中所涉及的四邊形單元實時加密-減密方法的計算量依然很大，由此而產生的計算成本也較高，在大型板料的沖壓模擬過程中，由于其對于計算時間和計算精度要求都較高，采用上述方法所需要的計算時間和計算成本依然很大，依然不能滿足實際需要。

針對上述技術問題，目前還沒有看到一套省時、高效、高精度的網格密度實時調整方法，如何解決上述技術難點，是本發明要解決的問題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種四邊形單元實時二分式加密—減密方法，基于目前有限元仿真領域中網格大小與仿真精度和計算量大小均呈正比的特點，相應設計了一種對四邊形單元進行二分式加密—減密的方法，尤其針對該方法中對于加密方向的判斷方面進行了研究和設計，還對整個方法的網格劃分和計算過程等方面進行研究和設計，相應可有效解決有限元仿真時的網格精度不夠和計算量大的問題，同時具有計算方法簡單、計算成本低等優點，因而尤其適用于板材沖壓的有限元仿真領域。

為實現上述目的，本發明提供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。

本發明所采用的技術方案是：設定單元最高加密級別為N，初始單元加密級別i＝0；在計算初期采用尺寸較大的四邊形單元網格；隨著計算的進行，在變形劇烈進行四邊形網格的實時加密；當已加密區域不在需要高密度的網格時，對已加密單元進行實時減密。

按照本發明的一個方面，提供了一種四邊形單元實時二分式加密方法，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，該待加密集合為空集；設定j＝1；設定最高加密級別為N；

步驟(1-2)：若第j單元的加密級別為N-1，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)；