[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

本申請提供了一種計算撞振模型節點位移的方法、裝置，包括獲取撞振模型的有限元方程，根據有限元方程和預設的物理位移計算方程獲得仿真微分方程；根據預設的仿真步長、模態位移、模態速度初值以及仿真微分方程進行仿真；當撞振模型的狀態每發生一次變換，則根據幾何條件和振型正交性求解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對撞振模型進行仿真，以獲得每一節點在每一仿真步長的總物理位移向量。

技術領域

本申請涉及連續體撞振技術領域，具體而言，尤其涉及一種計算撞振模型節點位移的方法、裝置。

背景技術

目前，研究連續體撞擊振動的方法有三類分別為：力積分法、基于振型轉換的方法以及恢復系數法，對于形狀規整的對象，如規則梁、板，采用這三種方法對處理時，基于模態分析，無論是數值求解或者解析求解都能得到較好的結果；但是如果研究的對象形狀結構復雜，如不規則梁，帶附加質量的梁等，此類連續體撞振求解時，就會面臨需要求解復雜結構振型方程的問題，很難得到一個精確的解析方程。

有限元方法很好的解決了非規整對象的建模問題，但目前僅有力積分法在有限元框架內實現，而這種力積分法和有限元實現的方法在研究連續體其他非線性邊界條件振動問題時，如果邊界條件不能簡單轉化為力，則力積分法不能處理此類問題，例如邊振動邊伸縮的懸臂梁，其非線性邊界條件就不能簡單用力體現在振動方程中。

由此可以得出，在邊界條件不能簡單轉化為力的情況下，現有的力積分法在有限元框架內的實現方法存在著無法求解撞振模型的各個節點的真實位移的問題。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種計算撞振模型節點位移的方法、裝置，用以解決面對非規整模型時，很難找到解析的振型表達式的問題，同時當在邊界條件不能簡單轉化為力的情況下，本申請有望能解決此類問題，而現有的力積分法無法對其進行求解。

第一方面，本申請實施例提供了一種計算撞振模型節點位移的方法，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次變換時，則根據幾何條件和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。

上述設計的計算撞振模型節點位移的方法，本申請方案實現了將相對振型轉換法在有限元框架下進行建模求解，使得在邊界條件每次變換時即變換對應的仿真微分方程和仿真條件，進而使得在邊界條件不能簡單轉化為力的情況下，也能計算出撞振模型的各個節點的真實位移，解決了在邊界條件不能簡單轉化為力的情況下，現有的力積分法在有限元框架內的實現方法存在著無法求解撞振模型的各個節點的真實位移的問題，提供了一種將相對振型轉換法在有限元框架下建模求解撞振模型節點位移的新方法，使得非規整對象并且邊界條件不能簡單轉化為力的情況的求解問題能夠準確求解。

在第一方面的可選實施方式中，所述預設的物理位移計算方程包括：