[發明專利]一種有限元仿真實驗效果測評方法

有效

• 申請號: 201810611201.3
• 申請日: 2018-06-14
• 公開（公告）號: CN109902326B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 賈炎;金江;李仁杰;閻雨薇;陳博;桑盛遠;王云超;郭洪軍;趙永紅;梁萬吉;宋巖;李海鋒;毛國正;李鵬輝;楊文杰
• 申請（專利權）人: 中國煤炭科工集團太原研究院有限公司;山西天地煤機裝備有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明公開了一種有限元仿真實驗效果測評方法，包括：設定實驗材料的限制參數和受力信息，對實驗材料樣品本身及其三維模型分別進行真實實驗和有限元仿真實驗，并分別獲取實驗數據；計算真實實驗的實驗數據和有限元仿真實驗的實驗數據的相似度；用兩次實驗獲取的實驗數據中的相同類型數據在同一坐標圖中進行擬合，并對比同一坐標圖中的擬合曲線；對兩次實驗的圖像進行網格化，確定網格化對比結果；綜合實驗數據對比結果，確定有限元仿真效果。通過本發明，能夠解決材料力學領域通過有限元仿真軟件分析結果不易進行評測的問題，從而幫助人們直觀了解有限元分析工具與真實實驗的偏差程度，驗證有限元仿真分析結果的可靠性。

技術領域

本發明涉及測量測試技術領域，尤其涉及一種有限元仿真實驗效?果測評方法。

背景技術

無論在傳統的機械加工行業，還是其他高端制造業中，所使用材?料元部件的各種力學性能參數，如：彈性極限、伸長率、彈性模量、?比例極限、面積縮減量、拉伸強度、屈服點、屈服強度等指標的獲得?往往需要借助力學實驗機。但是，這些實驗的過程往往具有破壞性、?一次性、不可逆性的行為特點，這種情況下，如果測試樣品價值較高，或者非標結構產品，實驗的成本往往是非常難以接受的。因此，隨著?計算機虛擬軟件技術的飛速發展，對各種材料構件的相關性能實驗進?行虛擬仿真分析的技術已經得到廣泛應用，尤其在產品預研制、教學?培養等領域，人們往往采用ANSYS、ALGOR、ADAMS、Solidworks、Catia等門類繁多的有限元分析軟件。這種利用“虛擬現實”技術來?替代現實實驗的新技術行為是當今傳統測試行業發展的重要階段。但?是，人們在利用這些手段的同時，其可靠度和真實性往往無法直接驗?證，人們對有限元仿真技術并沒有完善的評估和量化機制。現實情況?是人們借助新技術對所使用的材料進行了仿真測試，但仍然會出現由?于虛擬技術的偏差造成最終產品或項目出現失效的情況。本方法就是基于材料力學實驗設計高速視頻采集分析、動態傳感器采集技術的系?統平臺，將傳統的材料力學實驗的動態過程可視化、數據化、直觀化、?信息化，同時運用多種有限元分析軟件對同樣的產品模型進行虛擬仿?真，將仿真結果與現實力學實驗進行全方位對比，分析有限元虛擬仿?真分析結果的真實性、可靠性，評測其準確度。

有限元分析技術往往借助于各種計算機軟件工具，但是這些主流?軟件大都由國外的公司所壟斷，由于知識產權和國外技術封鎖等問題，?我國研究者在使用中往往很難對底層模型和算法進行深入修正和調?整，使得許多分析仿真的結果與實際的差距程度值得商榷，因此如何?驗證研究各種有限元分析方式的準確度就是成為迫切需要解決的問?題。

在現實力學實驗領域，經過多年的積累，各種材料力學實驗機有?了長足發展，現階段其結構型式分為立式和臥式，立式一般用于噸位?較小的機器，超大噸位且行程較長的多為臥式，驅動方式也由傳統的?液動逐步向電動發展，許多中小型實驗機已經大量采用了伺服電機等?控制驅動方式，設備控制系統也更加精確，各種脈沖方式也均能滿足要求。

其中一種現有技術的方案描述了運用Hypermesh軟件，建立雙中?間軸變速器殼體有限元分析模型，結合齒輪、軸承和齒輪軸對殼體強?度的影響，應用接觸非線性有限元理論分析了殼體的強度，同時對有?限元分析結果進行了實驗驗證，對比了計算值與實驗值的整體變化趨勢，從而驗證了有限元分析結果。但是該文章中直接運用網格劃分進?行建模，沒有用到三維建模軟件，并且對有限元分析計算值與實驗值?的比對僅提到了變化趨勢一致，在擬合曲線中明顯存在偏差，但是沒?有進行量化，沒有從根本上解決有限元分析準確度、可靠性評測問題。

現有技術的另一技術方案對新開發的某轎車轉向節進行了有限?元分析，并通過實驗驗證分析了可靠性，從而建立一條合理可行的零?部件設計開發流程。但是該文章也沒有對實體進行軟件三維建模，有?限元分析采用傳統網格化計算，實驗驗證僅提到無裂縫，沒有對兩種?結果進行量化比對，沒能真正評測有限元分析結果的準確度。

發明內容

本發明的目的在于避免現有技術的不足之處而提供一種有限元?仿真實驗效果測評方法。