有限元分析中子模型切割邊界節(jié)點(diǎn)集的獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及以有限元子模型技術(shù)作為分析手段的工程領(lǐng)域，特別是涉及一種以Hypermesh作為前處理工具的有限元分析中子模型切割邊界節(jié)點(diǎn)集的獲取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]子模型技術(shù)是有限元中重要的分析方法，它能簡化分析模型的規(guī)模，提高分析效率。以成員約束系統(tǒng)分析為例，通常的做法是將白車身模型作為主模型，采用刪除單元方式對主模型進(jìn)行切割形成子模型。子模型從主模型分割出來以后，會有自己獨(dú)立的邊界，此邊界包括兩部分，一種是原來主模型中的邊界，另一種是由于切割主模型而新產(chǎn)生的邊界，這種由于切割主模型而新產(chǎn)生的邊界就是子模型切割邊界，如圖1所示。在進(jìn)行有限元分析時，須對切割邊界特別處理，一般是將切割邊界上的節(jié)點(diǎn)(單排或雙排)建立一個節(jié)點(diǎn)集，然后通過計算主模型，將這個節(jié)點(diǎn)集的各個時刻運(yùn)動載荷輸出。在子模型計算時，將這個節(jié)點(diǎn)集上的載荷作為子模型的邊界條件輸入給子模型。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)在子模型建模過程中，切割邊界上的節(jié)點(diǎn)集建立是一個比較耗時的過程。根據(jù)工程仿真經(jīng)驗，一般首先要在切割邊界上選擇一排單元，創(chuàng)建單元集，在這個單元集的基礎(chǔ)上再創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)集，這樣在切割邊界上是雙排節(jié)點(diǎn)，如圖2所示。當(dāng)然，也可以直接選擇切割邊界上的節(jié)點(diǎn)，這樣形成的是單排節(jié)點(diǎn)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中切割邊界單元的手動選擇存在著明顯的缺點(diǎn)和不足，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
[0005](I)、手動選擇意味著大量的鼠標(biāo)點(diǎn)擊操作，這對工程師來說是一個很大的負(fù)擔(dān)，而且這種簡單重復(fù)的操作會使工程師感到乏味和枯燥，容易產(chǎn)生疲勞感。
[0006](2)、容易誤選非邊界上的單元，這樣在后面的計算中可能會出現(xiàn)錯誤。
[0007](3)、有時主模型是由多層鈑金件焊接而成的，這樣切割后的子模型的邊界往往是很不規(guī)則的，這給單元的選擇又增加了困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于，提供一種新的有限元分析中子模型切割邊界節(jié)點(diǎn)集的獲取方法，該方法通過集合運(yùn)算的思想確定子模型的切割邊界節(jié)點(diǎn)集，使工程師在完成子模型的切割工作后，可以快速、簡單的完成子模型切割邊界的節(jié)點(diǎn)集的建立。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，依據(jù)本發(fā)明提出的一種有限元分析中子模型切割邊界節(jié)點(diǎn)集的獲取方法，其包括以下步驟:根據(jù)主模型的邊界創(chuàng)建第一點(diǎn)集；根據(jù)切割主模型得到的分析子模型的邊界創(chuàng)建第二點(diǎn)集；根據(jù)切割主模型得到的分析子模型的共軛子模型的邊界創(chuàng)建第三點(diǎn)集；計算第二點(diǎn)集與第一點(diǎn)集的差集，得到第四點(diǎn)集；計算第一點(diǎn)集、第二點(diǎn)集及第三點(diǎn)集的交集，得到第五點(diǎn)集；以及計算第四點(diǎn)集與第五點(diǎn)集的并集，得到含有分析子模型切割邊界上的單排節(jié)點(diǎn)的切割邊界節(jié)點(diǎn)集。
[0010]本發(fā)明還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實現(xiàn)。
[0011]前述的有限元分析中子模型切割邊界節(jié)點(diǎn)集的獲取方法，還包括:根據(jù)含有分析子模型切割邊界上的單排節(jié)點(diǎn)的切割邊界節(jié)點(diǎn)集創(chuàng)建與之相連的單元集；及根據(jù)單元集生成含有分析子模型切割邊界上的雙排節(jié)點(diǎn)的切割邊界節(jié)點(diǎn)集。
[0012]前述的有限元分析中子模型切割邊界節(jié)點(diǎn)集的獲取方法，其中第一點(diǎn)集、第二點(diǎn)集及第三點(diǎn)集是模型中各個零件相對應(yīng)集合的并集。
[0013]前述的有限元分析中子模型切割邊界節(jié)點(diǎn)集的獲取方法，還包括:在主模型切割前，創(chuàng)建主模型文件；及切割主模型得到分析子模型后，創(chuàng)建分析子模型文件。
[0014]前述的有限元分析中子模型切割邊界節(jié)點(diǎn)集的獲取方法，其中根據(jù)主模型的邊界創(chuàng)建第一點(diǎn)集；根據(jù)切割主模型得到的分析子模型的邊界創(chuàng)建第二點(diǎn)集；及根據(jù)切割主模型得到的分析子模型的共軛子模型的邊界創(chuàng)建第三點(diǎn)集的步驟包括:導(dǎo)入分析子模型文件；導(dǎo)入主模型文件；由主模型和分析子模型生成共軛子模型；根據(jù)分析子模型文件創(chuàng)建分析子模型自由邊；根據(jù)主模型文件創(chuàng)建主模型自由邊；根據(jù)共軛子模型創(chuàng)建共軛子模型自由邊；由分析子模型自由邊創(chuàng)建第二點(diǎn)集；由主模型自由邊創(chuàng)建第一點(diǎn)集；及由共軛子模型自由邊創(chuàng)建第三點(diǎn)集。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有限元分析中子模型切割邊界節(jié)點(diǎn)集的獲取方法，至少具有下列優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明是通過集合運(yùn)算的思想確定子模型的切割邊界節(jié)點(diǎn)集，使工程師在完成子模型的切割工作后，可以快速、簡單的完成子模型切割邊界的節(jié)點(diǎn)集的建立，簡化操作，節(jié)省勞動量，并且可以減少建模過程的錯誤，有利于快速分析。
【附圖說明】
[0016]圖1是顯示有限元中主模型被切割后形成子模型的示意圖。
[0017]圖2是顯示有限元中手動創(chuàng)建切割邊界節(jié)點(diǎn)過程的示意圖。
[0018]圖3A至圖3C是顯示主模型和子模型的邊界關(guān)系的示意圖。
[0019]圖4A及圖4B是顯示本發(fā)明有限元分析中子模型切割邊界節(jié)點(diǎn)集的獲取方法的步驟流程圖。
[0020]圖5是顯示本發(fā)明有限元分析中子模型切割邊界節(jié)點(diǎn)集的獲取方法的交互界面的示意圖。
[0021]圖6是顯示本發(fā)明有限元分析中子模型切割邊界節(jié)點(diǎn)集的獲取方法的程序設(shè)計流程圖。
[0022]100:切割邊界401?408:步驟
【具體實施方式】
[0023]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的有限元分析中子模型切割邊界節(jié)點(diǎn)集的獲取方法其【具體實施方式】、步驟、結(jié)構(gòu)、特征及其功效詳細(xì)說明。
[0024]在有限元分析中，當(dāng)主模型被切割后，被切割過的零件的邊界會發(fā)生變化，但是對于單個零件而言，其邊界變化規(guī)律都是一樣的，請參閱圖3A至圖3C，它們顯示了主模型和子模型在切割前、后的邊界。其中，我們假定圖3A是零件未被切割時的狀態(tài)，它的邊界節(jié)點(diǎn)集用A表示(圖中每個圓形符號代表一個節(jié)點(diǎn))。圖3B及圖3C是沿著圖3A中的DE線切割后形成的兩個子模型，我們不妨把圖3B中的子模型稱為分析子模型，而把圖3C中的子模型稱為分析子模型的共軛子模型，它們的邊界節(jié)點(diǎn)集分別用B和C來表示。
[0025]由圖3B易知，分析子模型的邊界節(jié)點(diǎn)由三部分組成:屬于原主模型但不屬于子模型切割邊界的節(jié)點(diǎn)，圖中用圓圈表示的節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)的集合定義為S1;既屬于集合A又集合屬于B，同時也屬于集合C的節(jié)點(diǎn)，圖中用三角形表示的節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)的集合定義為S2;由切割新產(chǎn)生的邊界節(jié)點(diǎn)，圖中用方形表示的節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)的集合定義為S3。顯然子模型的切割邊界節(jié)點(diǎn)集S應(yīng)該是集合S2與集合S 3的并集，即
[0026]S = S2 U S3(式 I)
[0027]其中，SgS3滿足
[0028]S2= A η B n C(式 2)
[0029]S3= B-A = B-AHB (式 3)
[0030]由(式I)、(式2)及(式3)得出
[0031]S- (D-A n D) U (A n D n C) (式 4)
[0032]以上推導(dǎo)是針對一個零件被切割后它的子模型的切割邊界節(jié)點(diǎn)集的確定，對于一個非常復(fù)雜的模型，上面的集合Α、集合B和集合C將是模型中各個零件相對應(yīng)集合的并集。
[0033]通過上述分析可知，在有限元分析中子模型的切割邊界節(jié)點(diǎn)集可以通過集合運(yùn)算的思想來確定。請參閱圖4Α及圖4Β所示，是本發(fā)明有限元分析中子模型切割邊界節(jié)點(diǎn)集的獲取方法的步驟流程圖，其主要包括以下步驟:
[0034]步驟401，根據(jù)主模型的邊界創(chuàng)建第一點(diǎn)集，即集