有限元边界荷载模型的设计方法、系统与流程

    专利查询2025-05-31  86


    本发明属于有限元物理模型建立,具体涉及一种有限元边界荷载模型的设计方法、系统。


    背景技术:

    1、在有限元模型求解分析过程中,边界荷载的加载是一个比较复杂的过程。当前的技术方案中,为了方便后期边界荷载(特别是面荷载)加载,需要人为将前期的几何模型进行分割。这种分割的作用在于产生易于选择的两个部分,即有边界荷载和没有边界荷载的部分。这种处理方式增加了几何模型与有限元求解模型的耦合,存在两个缺点:

    2、(1)、实际几何建模过程中,由于未考虑后续的使用需求,导致初始拿到的模型通常不利于有限元边界荷载的设置。为解决后期有限元边界荷载的加载,有限元仿真用户又需要重新再次进行几何建模(前期的建模无法利用,导致资源的浪费)。

    3、(2)、有限元模型随着时间的不同,可能边界的区域都有所改变,导致不同时期的边界区域不同,因此无法使用同一几何模型来处理这情况。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是提供有限元边界荷载模型的设计方法、系统。

    2、本发明的第一方面提供了一种有限元边界荷载模型的设计方法,包括如下步骤:

    3、s1:根据实际工程对象,为其形状创建三维空间几何实体;

    4、s2:根据瞬时工况,为边界荷载设计一个或多个虚拟几何求交体;

    5、s3:为工况设置结点荷载、体荷载及单元材料属性参数;

    6、s4:对整个三维空间几何实体进行网格剖分,以网格单元顶点位移为未知量,结合材料属性得到整体刚度矩阵;

    7、s5:依据三维空间几何实体与虚拟几何求交体确定计算各网格顶点等效荷载,并集成到整体等效荷载向量,从而得到平衡方程组;

    8、s6:求解平衡方程得到各网格单元未知量计算结果;

    9、s7:依据未矢量计算结果,进行后处理分析;

    10、s8:如果需要修改边界区域,返回s2进行重复设计并计算。

    11、本发明的第二方面提供了一种有限元边界荷载模型的设计系统,包括:

    12、三维空间几何实体创建模块,用于根据实际工程对象,为其形状创建三维空间几何实体;

    13、虚拟几何求交体设计模块,用于根据瞬时工况,为边界荷载设计一个或多个虚拟几何求交体;

    14、参数设置模块,用于为工况设置结点荷载、体荷载及单元材料属性参数;

    15、整体刚度矩阵获取模块,用于对整个三维空间几何实体进行网格剖分,以网格单元顶点位移为未知量,结合材料属性得到整体刚度矩阵;

    16、平衡方程组获取模块,用于依据三维空间几何实体与虚拟几何求交体确定计算各网格顶点等效荷载,并集成到整体等效荷载向量,从而得到平衡方程组;

    17、求解模块,用于求解平衡方程得到各网格单元未知量计算结果;

    18、处理分析模块,用于依据未矢量计算结果,进行后处理分析。

    19、本发明的第三方面提供了一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被加载至处理器时实现根据如上所述的有限元边界荷载模型的设计方法。

    20、本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现根据如上所述的有限元边界荷载模型的设计方法。

    21、本发明的有益效果是,本发明的有限元边界荷载模型的设计方法可以解耦原始几何模型与边界荷载,最大化程度利用纯几何模型数据进行有限元计算,减少重复建模的必要性,为快速求解有限元模型提供了前提;针对求解连续时间段内不同时刻的问题,可以根据前一时刻的计算结果,结合实际中的情况为当前时刻构建几何求交体,然后基于几何求交体与几何模型剖分后的网格模型设置等效荷载对当前时刻进行有限元求解,从而达到解决连续时刻求解不同边界域的有限元问题。

    22、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

    23、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。



    技术特征:

    1.一种有限元边界荷载模型的设计方法,其特征在于,包括如下步骤:

    2.如权利要求1所述的有限元边界荷载模型的设计方法,其特征在于,

    3.如权利要求1所述的有限元边界荷载模型的设计方法,其特征在于,

    4.一种有限元边界荷载模型的设计系统,其特征在于,包括:

    5.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-3任一项所述的有限元边界荷载模型的设计方法。

    6.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-3任一项所述的有限元边界荷载模型的设计方法。


    技术总结
    本发明属于有限元物理模型建立技术领域,具体涉及一种有限元边界荷载模型的设计方法、系统。本发明的有限元边界荷载模型的设计方法可以解耦原始几何模型与边界荷载,最大化程度利用纯几何模型数据进行有限元计算,减少重复建模的必要性,为快速求解有限元模型提供了前提;针对求解连续时间段内不同时刻的问题,可以根据前一时刻的计算结果,结合实际中的情况为当前时刻构建几何求交体,然后基于几何求交体与几何模型剖分后的网格模型设置等效荷载对当前时刻进行有限元求解,从而达到解决连续时刻求解不同边界域的有限元问题。

    技术研发人员:陆良刚,李保宽,廖洁,孙丽
    受保护的技术使用者:陆良刚
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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