[發(fā)明專利]基于CAE分析結(jié)果的應(yīng)力場插值方法

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• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112417693A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐桑迪;陳睿;黃清華
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇華路信息科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32260
• 代理人: 王春麗

本發(fā)明屬于計算機輔助設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于CAE分析結(jié)果的應(yīng)力場插值方法。本發(fā)明基于原先CAE計算的應(yīng)力場結(jié)果，通過非線性空間插值的方法，不僅能夠快速計算出工程師需要的網(wǎng)格精度范圍內(nèi)的應(yīng)力場結(jié)果，而且有效地提高三維模型的顯示效果，能夠在相對短的時間內(nèi)給出準確的應(yīng)力場分布結(jié)果。此外。空間插值法是基于有限元算法的前提，通過空間插值的數(shù)學方式來計算應(yīng)力場，不僅能夠保證計算所得的應(yīng)力場的準確性，而且也提高了計算效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計算機輔助設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于CAE分析結(jié)果的應(yīng)力場插值方法。

背景技術(shù)

CAE，又稱計算機輔助工程，是用計算機輔助求解復(fù)雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強度、剛度、屈曲穩(wěn)定性、動力響應(yīng)、熱傳導、三維多體接觸、彈塑性等力學性能的分析計算以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計等問題的一種近似數(shù)值分析方法。在工程設(shè)計中，對產(chǎn)品的性能分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化起著不可或缺的作用。應(yīng)力分析是CAE軟件分析中最為基礎(chǔ)的一部分。考慮到計算的效率與人力原因，工程師在計算應(yīng)力分析時，對于模型網(wǎng)格的精度要求往往高于熱分析所用的網(wǎng)格精度，因而也增加了計算時間和成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了基于CAE分析結(jié)果的應(yīng)力場插值方法，目的是為了解決現(xiàn)有通過CAE軟件計算應(yīng)力分析時，對于模型網(wǎng)格的精度要求往往無法滿足后續(xù)應(yīng)力或者其他計算的要求，需要重新劃分網(wǎng)格后再次計算，該操作大幅度地影響了工作效率的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供了基于CAE分析結(jié)果的應(yīng)力場插值方法，具體技術(shù)方案如下：

基于CAE分析結(jié)果的應(yīng)力場插值方法，包括如下步驟：

S1，利用CAE軟件對幾何模型進行第一次網(wǎng)格劃分，并進行第一次應(yīng)力分析，獲得第一次應(yīng)力分析結(jié)果；

S2，對步驟S1的第一次應(yīng)力分析結(jié)果的收斂性進行判斷，如果所述第一次應(yīng)力分析結(jié)果收斂，導出第一次應(yīng)力分析結(jié)果和第一劃分模型；如果所述第一次應(yīng)力分析結(jié)果不收斂，返回步驟S1；

S3，利用CAE軟件對步驟S2中的第一分析模型進行再次網(wǎng)格劃分，再次網(wǎng)格劃分中網(wǎng)格單元的尺寸小于第一次網(wǎng)格劃分中網(wǎng)格單元的尺寸，導出第二劃分模型；

S4，對步驟S2中的第一劃分模型利用單元形函數(shù)計算方法獲得粗網(wǎng)格模型的單元積分點坐標及應(yīng)力值，對步驟S3中的第二劃分模型利用單元形函數(shù)計算方法獲得細網(wǎng)格模型的單元積分點坐標；

S5，通過空間應(yīng)力場插值計算方法對步驟S4中的粗網(wǎng)格模型的單元積分點坐標及應(yīng)力值、細網(wǎng)格模型的單元積分點坐標進行插值計算，獲得細網(wǎng)格模型的單元積分點的應(yīng)力值；

S6，將步驟S5的細網(wǎng)格模型的單元積分點的應(yīng)力值進行應(yīng)力場的加載計算，獲得第二劃分模型的應(yīng)力場映射結(jié)果。

在某些實施方式中，在步驟S4中，所述空間溫度場插值計算方法包括如下步驟：

(1)設(shè)置插值參數(shù)k，k為對步驟S3中第二劃分模型的節(jié)點搜索近鄰點的數(shù)量；

(2)計算比例系數(shù)r,比例系數(shù)r＝步驟S3中再次網(wǎng)格劃分的網(wǎng)格單元數(shù)量/步驟S1中第一次網(wǎng)格劃分網(wǎng)格單元數(shù)量；

(3)當0r4時，t＝0.53，當r≥4時，t＝1，t為步驟S3中再次網(wǎng)格劃分的網(wǎng)格單元平均尺寸s的系數(shù)；

(4)設(shè)置插值參數(shù)R，R為以步驟S3中第二劃分模型的節(jié)點為球心的球體的半徑；

(5)判斷步驟S3中第二劃分模型的節(jié)點的近鄰點與步驟(4)球體的位置關(guān)系，當近鄰點與球心重合，即與步驟S2中的第一劃分模型的節(jié)點重合時，步驟S3中第二劃分模型的積分點應(yīng)力值即為該近鄰點的應(yīng)力值；當近鄰點在球體邊緣或這外部時，剔除該近鄰點；當近鄰點在球體內(nèi)部時，保留進行后續(xù)的空間插值；