[發明專利]一種嵌入板結構的連接構件的網格構建方法和結構

有效

• 申請號: 202010955400.3
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112182798B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 吳曉東;馬盛林
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;林燕玲

本發明公開了一種嵌入板結構的連接構件的網格構建方法和結構，將連接構件在板結構的結構面上表達為簡化節點；板結構網格劃分為板結構單元和板結構節點，簡化節點和板結構節點之間構建有構件單元作為連接構件的等效單元，模擬連接構件在板結構面內的結構響應；構件單元與板結構單元之間設有連接單元實現的結構響應同步，在簡化節點坐標位置創建若干復制節點替換板結構單元中的簡化節點，本發明的連接構件的等效單元保留構件的物理特征并通過一維單元與板結構單元進行自由度同步及結構響應的傳遞；板結構單元忽略了嵌入連接構件的幾何外形而只保留中心位置信息，劃分得到的網格數量大幅減少，大幅減小計算機數值計算規模，提高求解效率，縮短求解時間。

技術領域

本發明涉及數值仿真分析技術領域，特別是指一種嵌入板結構的連接構件的網格構建方法和結構。

背景技術

數值仿真分析技術在工程應用時常常面對嵌入連接構件的板結構，如結構工程中常用的鉚釘連接、螺栓連接、點焊連接、塞焊連接，集成電路中常用的過孔連接、通孔連接等。對此類板結構進行數值仿真分析過程中，由于嵌入的連接構件的特征尺寸較板結構特征尺寸小極多，直接依據連接構件的特征尺寸進行網格劃分將導致模型規模暴增，極大影響計算效率，增加計算成本。

針對此類結構，現有數值仿真主要有三種處理方法。

其一，保留嵌入連接構件的幾何外形，以構件特征尺寸為依據進行網格劃分，在板結構面中將構件簡化為單一單元。該方法主要存在的問題是：板結構的最小網格尺寸為構件特征尺寸，無法有效減小模型規模。

其二，完全不保留嵌入連接構件的幾何外形，以板結構的特征尺寸為依據進行網格劃分。同時，對原有構件及其周邊區域的板結構單元進行材料屬性參數等效，從而大幅減小模型規模。該方法主要存在的問題是：僅能模擬連接構件對板結構產生的面內宏觀影響，無法有效模擬構件對板結構的面外影響及局部面內影響。

其三，不保留嵌入構件的幾何外形，以板結構的特征尺寸為依據進行網格劃分，將構件簡化為映射于板結構面的單一節點，從而大幅減小模型規模。該方法主要存在的問題是：僅能一定程度上模擬連接構件對板結構產生的面外影響，無法有效模擬構件對板結構產生的面內影響。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術中的上述缺陷，提出一種嵌入板結構的連接構件的網格構建方法和結構，大幅減小模型規模的前提下有效地同時模擬連接構件對板結構產生的面內影響及面外影響。

本發明采用如下技術方案：

一種嵌入板結構的連接構件的網格構建方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)將連接構件簡化為板結構的結構面網格上的簡化節點；

2)采用板結構幾何特征尺寸對結構面進行二維網格劃分，離散化為若干板結構節點及板結構單元；

3)在板結構的結構面上，根據簡化節點、板結構節點構建構件單元作為連接構件的等效單元；

4)構建連接單元，實現構件單元與板結構單元之間的結構響應的傳遞；

5)對每個板結構單元進行節點替換，將每個板結構單元中的簡化節點替換成復制節點。

優選的，步驟1)中，忽略連接構件的幾何外形，只保留位置信息，將連接構件中心點位置簡化為所述簡化節點。

優選的，步驟2)中，所述板結構單元為由簡化節點與各個板結構節點連線劃分構成。

優選的，步驟3)中，所述構建構件單元具體包括如下步驟：

3.1)在簡化節點坐標位置創建若干個復制節點，

3.2)在簡化節點與板結構節點連線方向上，距離簡化節點一定距離位置創建構件節點；