[發明專利]三維Cohesive單元全局嵌入方法

有效

• 申請號: 202110643239.0
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113283147B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 李銘輝;吳明洋;高明忠;李存寶;尚德磊;魯俊;高恒
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/10
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云;肖秉城

1.一種三維Cohesive單元全局嵌入方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，采集裂紋信息，通過工程處理軟件建立三維的有限元模型，進行網格剖分，并導入實體，處理后的文件保存為模型文件，并輸出該模型文件；

S2，通過數據處理軟件讀取三維的模型文件，提取模型文件中的單元數據及節點數據，并將提取的數據保存為數據文件，并輸出該數據文件；

S3，采用數據分析軟件讀取數據文件記作原始矩陣，原始矩陣通過矩陣分割獲得單元矩陣和節點矩陣；分別對單元矩陣和節點矩陣進行處理，將各立體單元共用的節點及面區分開，分別得到擴展節點矩陣和重構單元矩陣；單元矩陣和重構單元矩陣的節點編號列組合，得到原面矩陣和重構面矩陣；

原面矩陣和重構面矩陣的構建方法為：

將單元矩陣3D_C3D8的第一列單元編號去除，建立節點編號矩陣C3D80，同時，去除重構單元矩陣Inp_3D_C3D8的單元編號，命名為C3D81；分別提取矩陣C3D80和矩陣C3D81的第一列、第二列、第三列、第四列建立新的矩陣C3D80_1和矩陣C3D81_1；分別提取矩陣C3D80和矩陣C3D81的第五列、第六列、第七列、第八列建立新的矩陣C3D80_2和矩陣C3D81_2；分別提取矩陣C3D80和矩陣C3D81的第一列、第二列、第六列、第五列建立新的矩陣C3D80_3和矩陣C3D81_3；分別提取矩陣C3D80和矩陣C3D81的第二列、第三列、第七列、第六列建立新的矩陣C3D80_4和矩陣C3D81_4；分別提取矩陣C3D80和矩陣C3D81的第三列、第四列、第八列、第七列建立新的矩陣C3D80_5和矩陣C3D81_5，分別提取矩陣C3D80和矩陣C3D81的第四列、第一列、第五列、第八列建立新的矩陣C3D80_6和矩陣C3D81_6；六個矩陣分別對應單元六個面的節點編號，將以上矩陣分別重新組合C3D80_S6＝[C3D80_1；C3D80_2；C3D80_3；C3D80_4；C3D80_5；C3D80_6]，C3D81_S6＝[C3D81_1；C3D81_2；C3D81_3；C3D81_4；C3D81_5；C3D81_6]，形成新的原面矩陣C3D80_S6和重構面矩陣C3D81_S6；

S4，根據原面矩陣獲取各六面體單元共用的面，再根據重構面矩陣獲得三維Cohesive矩陣；將擴展節點矩陣，重構單元矩陣以及三維Cohesive矩陣放入模型文件的對應位置替換原節點數據和單元數據，得到新模型文件；

查詢共用面的位置的方式為：將原面矩陣中表示六面體單元各面的四列節點編號數字分別相加和相乘，之后再將獲得的和與乘積以字符串進行組合，組合后將其重新轉化為數字，定義為變量Product_Sum；利用unique函數查找Product_Sum中的單值，建立for循環，通過find函數尋找Product_Sum矩陣中不同變量的位置矩陣Sit_find，若位置矩陣長度為2，則其對應的單元共面，共用面為位置矩陣指示的面；

S5，工程處理軟件讀取新模型文件，得到全局嵌入三維Cohesive單元的模型，進行模擬分析。

2.根據權利要求1所述的三維Cohesive單元全局嵌入方法，其特征在于，所述步驟S3包括以下步驟：

步驟S31，采用數據分析軟件讀取數據文件記作原始矩陣，區分原始矩陣的單元數據和節點數據，獲得單元矩陣和節點矩陣；

步驟S32，對節點矩陣進行擴展，并對單元矩陣進行重新構建；對單元矩陣內的重復節點重新編號，生成重構單元矩陣，并且擴展節點矩陣包含重新編號的節點；根據原單元矩陣獲取表示單元組成面的原面矩陣，根據重構單元矩陣獲得表示重構單元組成面的重構面矩陣；

節點矩陣的擴展方式為：提取節點矩陣的第一列數據節點編號，將原節點編號擴展為多個不重復的擴展節點編號，使每個單元的節點獨立存在，且擴展后的擴展節點對應的平面坐標值為原節點的平面坐標值。

3.根據權利要求2所述的三維Cohesive單元全局嵌入方法，其特征在于，所述步驟S31采用MATLAB軟件作為數據分析軟件，首先判定原始矩陣中的非數值元素，排除非數值元素的干擾，通過矩陣分割生成節點矩陣和單元矩陣。