[發明專利]一種計算撞振模型節點位移的方法、裝置

有效

• 申請號: 202110617607.4
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113361162B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 衛洪濤;張峰;孫利民;徐文濤;蔡守宇;郭攀;馬競;張強;衛榮漢
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F17/13;G06F119/14
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 鐘揚飛

1.一種計算撞振模型節點位移的方法，其特征在于，包括：

獲取撞振模型的有限元方程，所述有限元方程根據撞振模型所處的當前狀態不同而不同，所述撞振模型所處的當前狀態包括不接觸阻擋狀態或接觸阻擋狀態；

根據預設的物理位移計算方程和所述有限元方程獲得所述撞振模型的仿真微分方程；

根據預設的仿真步長、預設的模態位移、預設的模態速度初值以及所述仿真微分方程對所述撞振模型進行仿真；

在仿真過程中，當撞振模型的狀態每發生一次變換時，則根據幾何條件以及振型正交性求解所述仿真微分方程得到每次變換后的模態速度初值，并設置每次變換后的模態位移初始為零，以形成每次變換后的仿真條件；

根據所述物理位移計算方程、每次變換后的有限元方程通過振型正交性計算得到每次變換后的仿真微分方程，并且根據每次變換后的仿真微分方程和對應的每次變換后的仿真條件從狀態變換的仿真時刻開始對所述撞振模型進行仿真，以獲得撞振模型上每一節點在每一仿真步長結束時的總物理位移向量，所述總物理位移向量通過對應仿真步長結束時仿真得到的模態位移代入所述物理位移計算方程計算得到,其等于當前仿真步長的物理位移向量與當前仿真步長之前，狀態每發生變換時對應的仿真步長的物理位移向量之和；

在仿真過程中，判斷與阻擋位置對應的節點在當前仿真步長結束時的總物理位移向量減去間隙值與上一仿真步長結束時總物理位移向量減去間隙值的極性是否相反,其中，所述間隙值表示撞振模型與阻擋件的距離；

若是，則判斷當前仿真步長的與阻擋對應的節點的總物理位移向量與間隙值的差值絕對值是否大于設定的誤差閾值；

若大于設定的誤差閾值，則采用二分法對當前仿真步長進行精細化處理，以確定當前仿真步長中，與阻擋對應的節點的總物理位移向量減去間隙值，與上一仿真步長中與阻擋對應點總物理位移向量減去間隙值極性相反，并且阻擋對應的節點的總物理位移向量減去間隙值的差值絕對值小于閾值的時刻點；

將極性相反并且阻擋對應的節點的總物理位移向量減去間隙值的差值絕對值小于閾值的時刻點確定為狀態變換的仿真時刻。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預設的物理位移計算方程包括：

其中，為t_i-1～t_i時段的第n階振型；η_ni(t)為對應的模態位移，為t_j-1～t_j時段的第n階振型，η_nj(t_j)為第t_j時刻第n階振型的模態位移；δ_i(t)撞振模型在t_i-1～t_i仿真步長結束時的物理位移向量；表示撞振模型在t_i-1～t_i仿真步長之前，狀態每發生變換時的仿真步長的物理位移向量之和，t_j為狀態發生改變的時刻點；δ_(t)表示t_i-1～t_i仿真步長結束時的總物理位移向量。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述撞振模型的有限元方程包括：

其中，[C]表示阻尼陣，{δ}表示節點位移向量，{P(t)}表示激勵向量；[M]表示質量矩陣；[K]表示剛度矩陣，所述剛度矩陣根據撞振模型所處的當前狀態不同而不同。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據有限元方程和預設的物理位移計算方程獲得所述撞振模型的仿真微分方程，包括：

將所述預設的物理位移計算方程代入所述有限元方程中，根據振型正交性,獲得所述仿真微分方程，所述仿真微分方程為：

其中，t_j為狀態發生改變的時刻點，為常數，可以表示為：狀態發生改變時的值發生變化，ξ_i為阻尼比。