CN104834783A - 点蚀随机分布的圆柱壳数值模型的参数化构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种点蚀随机分布的圆柱壳数值模型参数化构建方法，先在有限元软件中对圆柱壳和点蚀坑的尺寸进行参数化设置，将圆柱壳的几何模型划分为大小均匀的几何网格，并将几何网格的角点处作为点蚀坑可能出现的位置；再产生随机数确定点蚀坑的位置及深度，每产生一个新的点蚀坑均须判断其是否与已有的点蚀坑发生重叠，如有重叠则重新产生随机数确定点蚀坑位置；利用点蚀坑的几何参数在圆柱壳上构造出点蚀坑的几何模型，建立点蚀坑随机分布的圆柱壳的整体几何模型；最后将整体几何模型分组，并对整体几何模型划分有限元网格，构建出点蚀随机分布的圆柱壳数值模型，本发明构建的数值模型具有普遍性和真实性。

Description

点蚀随机分布的圆柱壳数值模型的参数化构建方法

技术领域

本发明涉及受点坑腐蚀构件的数值模型构建技术，具体是点坑腐蚀随机分布的圆柱壳数值模型的参数化构建方法，可模拟圆柱壳上的点蚀坑分布位置及壁厚损伤深度的随机状态，用于研究随机分布的点蚀损伤引起圆柱壳结构的应力集中问题，揭示点蚀损伤影响结构承载力的规律。

背景技术

桩基式平台的桩腿、海底管道等构件长期处于腐蚀性的海洋环境，腐蚀引起的构件承载力削弱在所难免，但因腐蚀机理复杂，揭示腐蚀引起的结构静、动力强度和疲劳寿命退化的机理正成为海洋油气开发、输送相关行业技术攻关的热点。一般腐蚀分为全面腐蚀和局部腐蚀两种，坑点腐蚀是典型的局部腐蚀(又称非均匀腐蚀)，是由于金属表面物理和化学的不均匀性所引起的，常见且危害极大，严重的坑点腐蚀可能使金属壳板穿透，会引起流体泄漏、火灾、爆炸、构件断裂、结构倒塌等事故。

在点蚀损伤构件的承载力研究方面，美国石油协会API579-1规范提出一个经验公式计算8种标准点蚀模态的金属管道的剩余强度，但在确定点蚀模态时人为因素影响过大。中国专利公开号为CN103558356A、名称为“一种含点蚀金属管道剩余强度的无缝表征模型”提出利用点蚀面积占有比m和剩余壁厚比Rwt两个参数表征包含并介于8种标准点蚀之间的点蚀模态，并将其引入API规范计算点蚀管道的剩余强度计算，但其并未对点蚀的分布模式作出本质的创新，无法体现点蚀分布模式的差异对构件承载力的影响。

点蚀是由环境腐蚀、结构应力腐蚀、材料缺陷等多种因素共同作用的结果，其在构件上的形态分布完全处于随机状态，在点蚀分布模型的研究方面还未取得有共识的成果。中国专利公告号为CN203132482U、名称为“一种点蚀坑深度测量仪”和中国专利公开号为CN103969472A、名称为“一种点蚀形成过程的原位观测装置及方法”的文献分别公开了测量点蚀坑深度和点蚀形成过程形貌特征原位动态观测装置及方法，中国专利公开号为CN102708588A的文献公开了一种金属平板点蚀损伤形貌三维重建方法，但这些测量仪器和方法均须采用复杂的成像设备、传感器和先进的计算工具等设备和配件，且测试过程和方法极为复杂，目前只能解决特定点蚀构件的模型构建问题，还无法为开展大量的科学研究提供所需的大批量计算模型。也正是因为实测点蚀数据设备的欠缺及其高昂的测试成本，至今还未见报道涉及建立较为真实的点蚀损伤构件模型的技术，限制了点蚀损伤影响结构承载力的研究进展。

构件的材料分布不均匀、海水冲刷的力度不均以及防腐层的分布都有可能造成非均匀腐蚀，且点蚀的产生是随机的。随着有限元软件和计算机技术的发展，利用数值模型代替高昂的实验模型开展理论研究已是一种趋势，可利用数值模型得到一些普遍的规律后指导物理模型实验，节省研究成本。但现有研究所采用的点蚀构件（仅板件有报道，圆柱壳还未见报道）数值模型，均只能通过在构件上均布或在指定位置上构建点蚀来研究点蚀对构件承载力的影响，所建立的数值模型具有特定性，缺乏普遍性，无法开展大量的理论研究和分析，也不符合实际观测到的点蚀分布状况。因此，有必要构建出随机分布点蚀损伤构件的模型，推进点蚀损伤结构强度的相关研究进展。

发明内容

本发明的目的是是为克服上述现有技术的缺陷，提供一种点蚀随机分布的圆柱壳数值模型的参数化构建方法，是一种接近真实的点蚀损伤圆柱壳的数值模型仿真方法，在圆柱壳上建立随机分布的圆柱形点蚀，解决圆柱壳的点蚀分布及其壁厚损伤度的随机态模拟和有限网格划分问题，所构建的模型具有普遍性，符合实际点蚀分布状况，提高了仿真计算的真实性。

本发明是这样实现的，包括以下步骤：

A、在有限元软件中对圆柱壳和点蚀坑的尺寸进行参数化设置，将圆柱壳的几何模型划分为大小均匀的几何网格，并将几何网格的角点处作为点蚀坑可能出现的位置；

B、产生随机数确定点蚀坑的位置及深度，确定点蚀坑的几何参数，每产生一个新的点蚀坑均须判断其是否与已有的点蚀坑发生重叠，如有重叠则重新产生随机数确定点蚀坑位置；

利用点蚀坑的几何参数在圆柱壳上构造出点蚀坑的几何模型，建立点蚀坑随机分布的圆柱壳的整体几何模型；

C、将所述圆柱壳的整体几何模型分为点蚀蚀组、点蚀蚀影响区组和完善区组，并对圆柱壳的整体几何模型划分有限元网格，构建出点蚀随机分布的圆柱壳数值模型。

进一步地，设置的参数包括：圆柱壳的中面半径R、壁厚t、圆柱壳长度L、点蚀坑半径r、点蚀坑数目n、壁厚损伤度                                                 、点坑深度 、点蚀影响区系数，为点蚀坑半径r的倍数，且不小于1.0；根据点蚀坑平均半径将圆柱壳的几何模型划分出几何网格，沿圆柱壳的周向将圆柱壳的几何模型划分为等份，沿圆柱壳的纵轴向将圆柱壳的几何模型划分为等份；除圆柱壳两端部边界上的几何网格的角点外，几何网格的任意角点均可能为点蚀坑的分布位置；当含4个网格的ABCD区域的中心O点分布点蚀坑后，含4个网格的ABCD区域为O点的点蚀坑影响区，在点蚀坑影响区的其它角点均不能分布点蚀坑。

本发明的优点如下：

1、本发明利用点蚀观测数据统计得到的平均半径描述点蚀损伤，能根据点蚀损伤的统计尺寸及分布密度，产生随机分布的点蚀，相比于均布点蚀或在指定位置上构建点蚀的方式，本方法构建的点蚀损伤构件的数值模型更具普遍性、真实性。

2、本发明利用数学方法和计算机技术产生伪随机数，构建接近真实随机分布状态的点蚀模型，无须借助复杂的测量设备和技术获得特定的点蚀分布模式，可显著缩减研究的成本，且易于构造出大量的点蚀损伤构件的数值模型。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是圆柱壳及其点蚀坑的几何尺寸示意图；

图2是图1的左视图；

图3是将图1中未建点蚀坑的圆柱壳沿周向和纵轴向划分所得到的周向和纵轴向几何网格划分图；

图4是将图3中划分的圆柱壳几何网格沿母线JK将其展开得到的二维矩形平面图；

图5是图4中点蚀坑影响区角点初始状态的数据信息放大图；

图6是图5中布置点蚀坑后的数据信息放大图；

图7是在图3所示的圆柱壳上各个可能的角点位置构建随机分布的点蚀坑得到的含点蚀损伤圆柱壳的整体几何模型的示意图，整体几何模型定为组1；

图8是将图7中的整体几何模型进行分组后得到的点蚀坑部位几何模型的示意图，点蚀坑部位为点蚀坑组，即组2；

图9是将图7中的整体几何模型进行分组后得到的点坑影响区几何模型的示意图，点坑影响区定为点蚀坑影响区组，即组3；

图10是将图7中的整体几何模型进行分组后得到的除点蚀影响区外的圆柱壳完善区域几何模型的示意图，圆柱壳完善区域定为完善区组，即组4；

图11是图7所示随机分布点蚀损伤圆柱壳的有限元模型。

附图标记说明： R-圆柱壳的中面半径；t-圆柱壳壁厚；L-圆柱壳长度；壁厚损伤度；r-点蚀坑平均半径；点蚀影响区系数；n-点蚀坑数目；J-圆柱壳展开处的母线起点（起点处x=r、y=0、z=0）；K-圆柱壳展开处的母线终点（终点处x=r、y=0、z=L）。

具体实施方式

本发明首先在有限元软件中对初始构建的圆柱壳和点蚀坑的尺寸进行参数化设置，将圆柱壳的几何模型划分为大小均匀的几何网格，并将几何网格的角点处作为点蚀坑可能出现的位置；其次，产生随机数确定点蚀坑的位置以及点蚀坑的深度，确定点蚀坑的几何参数，每产生一个新的点蚀坑均须判断其是否与已有的点蚀坑发生重叠，如有重叠则重新产生随机数确定点蚀坑位置；随后，利用点蚀坑的几何参数在初始构建的圆柱壳上构造出点蚀坑的几何模型，建立点蚀坑随机分布的圆柱壳的整体几何模型；最后，将圆柱壳的整体几何模型分组，分为点蚀组、点蚀影响区组和完善区组，并对圆柱壳的整体几何模型划分有限元网格，构建点蚀随机分布的圆柱壳数值模型。具体包含以下步骤：

第一步：设定关键几何尺寸为主要参数，如图1和图2。在有限元软件APDL（ANSYS参数化设计语言）中设定圆柱壳以及圆柱形点蚀坑的几何尺寸，包括：圆柱壳的中面半径R；壁厚t；圆柱壳长度L；点蚀坑半径r；点蚀坑数目n；壁厚损伤度，=点坑深度/圆柱壳壁厚，=0代表无损伤，=1则为穿透点坑，为点坑深度；点蚀影响区系数，为点蚀坑半径r的倍数，且应不小于1.0，使得两个点蚀坑中心的最小间距不小于2r，以确保两个点蚀坑之间不会发生重叠。

第二步：根据由统计得出的随机点蚀平均半径确定点蚀影响区尺寸，根据尺寸沿圆柱壳的周向和纵轴向划分圆柱壳的几何模型成网格状，单个网格的边长接近于为，如图3。沿周向将圆柱壳划分为M等份，沿纵轴向将圆柱壳划分为N等份，将圆柱壳共划分为个面，，，INT表示M、N向下取整。单个网格在的平面投影接近于边长为的正方形。除圆柱壳两端部边界上的角点外，几何网格的任意角点均可能为点蚀坑的分布位置，如图3中A、B、C、D和O点均可能为点蚀坑分布角点。但为避免点蚀坑的重叠，当O点分布点蚀坑后，含4个网格的ABCD区域为处于O点的点蚀坑的影响区，在点蚀坑影响区ABCD的其它角点均不能分布点蚀坑，否则会因两个点蚀坑中心的最小间距小于使两个点蚀坑重叠而导致建模失败，且与已有报道中观测到的点蚀分布模式不符。

第三步：设计二维数组CORNER (M, N+1)记录网格角点的数据信息，如图4、5、6。将圆柱壳在母线JK处展开，得到图4所示的二维平面网格投影。建立二维数组与此平面网格相对应，二维数组的下标表示网格角点的位置，其元素值表示下标所示位置的角点是否可布置点蚀坑（0为可布置，1为不可布置）。从圆柱壳母线起点J处的角点开始对数组下标编号，二维数组中与该处角点对应的元素为CORNER [1][1]，与母线终点K处角点对应的元素为CORNER [1][ N+1]。初始化与圆柱壳两端部角点对应的数组元素为1，即将数组中第1和N+1列的元素初始化为1，确保圆柱壳的端部不布置点蚀坑，与其它角点对应的元素值均置为0，即这些角点均为可能布置点蚀坑的位置。利用二维数组记录展开网格的角点是否有点蚀坑，点蚀坑影响区角点初始状态的数据信息如图5所示，当布置点蚀坑后点坑影响区的角点信息如图6所示。

第四步：随机生成各点蚀坑的位置及其壁厚损伤度，并定义二维数组PIT (n, 3)记录n个点蚀坑的位置及损伤处的壁厚信息。如PIT [i][1]、PIT [i][2]、PIT [i][3]分别记录第i个点蚀坑的CORNER数组的第一下标、第二下标和点坑深度，以便后续有限元网格划分时快速确定单元厚度，以及确定构件的总体点蚀损伤程度。生成随机点蚀损伤圆柱壳的整体几何模型，如图7所示。主要包含如下步骤：

（1）定义二维数组PIT (n, 3)记录点蚀坑数据信息，即点蚀坑的位置及点蚀坑深度；

（2）随机生成两个数i和 j（i为1~M间的任意一个随机数；因第三步中已将圆柱壳两端角点元素置为1，故 j为2~N之间的任意一个随机数），以定位圆柱壳几何网格模型上的角点CORNER [i][ j]位置，由此确定点蚀坑的随机分布位置；

（3）判断CORNER [i][ j]是否为1，不为1则说明该位置可布置点蚀坑，若为1，则返回    （2）重新产生随机点蚀坑位置，直到产生符合条件的点蚀坑，在已产生的点蚀坑总数中加1，记当前点蚀坑为第k个点坑，并用PIT数组记录该点蚀坑的位置信息，即：PIT [k][1]=i、PIT [k][2]=j；

（4）随机生成壁厚损伤度，以确定点蚀处的圆柱壳壁厚，剩余壁厚为(1-)t，并使PIT [k][3]= (1-)t；

（5）将二维数值中CORNER [i][ j]置为1。为避免产生重叠的点蚀坑，将CORNER [i][ j]角点附近的8个角点所对应的元素CORNER [i][ j+1]、CORNER [i][ j-1]、CORNER [i+1][ j+1]、CORNER [i+1][ j]、CORNER [i+1][ j-1]、CORNER [i-1][ j+1]、CORNER [i-1][ j]、CORNER [i-1][ j-1]均置为1。如图6所示，当点蚀坑在角点O处时，其点蚀影响区ABCD的元素均置为1；

（6）构建点蚀坑。在图3中已划分网格的圆柱壳几何模型上，在网格角点CORNER [i][ j]处，以该角点为局部圆柱坐标系的原点，建立半径为r的点蚀圆柱体，并利用所建圆柱体的表面切割圆柱壳几何模型，此后删除圆柱体，便得到包含点蚀损伤的圆柱壳；

（7）重复步骤（1）~（6），直到n个随机分布点蚀坑的位置和壁厚全部确定，最终构建出点蚀随机分布的圆柱壳的整体几何模型，圆柱壳共有MN+4n个面，如图7所示，并将几何模型定为分组1。

第五步：将整体几何模型进行分组，为有限元网格划分做好准备，以便后续有限元网格划分时控制网格质量。根据点蚀坑区域的几何尺寸特征，将图7的整体几何模型分为3组，如图8、9、10所示。主要包含如下步骤：

（1）定义点蚀坑组。选择长度为r的线段，再选择与其相关点蚀坑面，共有4n个面（每个点蚀坑都被分为4等份），形成组2，如图8；

（2）定义点蚀坑影响区组。选择半径为r的线段，选择与其相关的点蚀坑面，再选择与这些点蚀坑面相关的边界线，后选择与这些边界线相关的面，剔除掉组2（点蚀坑组）中的点蚀坑面，剩下4n个面，形成组3，如图9；

（3）定义完善区组。选择组1（整体几何模型），剔除组2（点蚀坑组）和组3（点蚀坑影响区组），剩余MN-4n个面，形成组4，如图10。

第六步：设定各分组种线段的划分数目，并划分有限元网格，如图11。假定网格划分时线段的等分基数为S，S值越大网格划分得越细。

（1）选择组2（点蚀坑组）的所有线段，将其2S等分；

（2）选择组3（点蚀坑影响区组）的所有线段，剔除与组2共用的线段，将其S等分；

（3）选择组4（完善区组）的所有线段，将其S等分；

（4）选择组2中由CORNER [PIT [i][1]][PIT [i][2]]确定的点蚀坑，由PIT [i][3]确定其单元厚度，i由1~ n循环，划分所有点蚀坑的有限元网格；

（5）选择组3，以t为其单元厚度，利用AMAP划分点蚀影响区的有限元网格；

（6）选择组4，以t为其单元厚度，利用个映射网格划分完善区域的有限元网格。

以下以一个点蚀损伤圆柱壳为实例进一步阐述本发明，有限元软件采用ANSYS：

第一步：设定关键几何尺寸为主要参数，如图1和图2。在APDL（ANSYS参数化设计语言）中设定圆柱壳以及圆柱形点蚀坑的几何尺寸，包括：圆柱壳的中面半径R=60 mm，壁厚t=5 mm，圆柱壳长度L=600 mm，壁厚损伤度（=点坑深度/圆柱壳壁厚，为点坑深度），点蚀坑半径r=20 mm，点蚀坑数目n=20，点蚀影响区系数 =1.5（即为点坑半径的1.5倍）。

第二步：根据点蚀影响区尺寸即点蚀平均半径 =30 mm，沿圆柱壳的周向和纵轴向划分圆柱壳的几何模型成网格状，如图3。沿周向划分圆柱壳12等份，沿纵轴向划分圆柱壳20等份，将圆柱壳划分为共240个面。单个网格在的平面投影接近于边长为30 mm的正方形。除圆柱壳的两端部边界上的角点外，几何网格的任意角点均可能为点蚀坑的分布位置，如图3中A、B、C、D和O点均可能为点坑分布角点。但为避免点坑的重叠，当O点分布点蚀坑后，在点蚀坑影响区ABCD的其它角点均不能分布点蚀坑，否则会因两个点蚀坑中心间距小于60 mm，两个点蚀坑重叠导致建模失败。

第三步：设计二维数组CORNER (12, 21)记录网格角点的数据信息，如图4、5、6。将圆柱壳在母线JK处展开，得到图4所示的网格平面投影。建立二维数组与此平面网格相对应，二维数组的下标表示网格角点的位置，其元素值表示下标所示位置的角点是否可布置点蚀坑（0为可布置，1为不可布置）。从圆柱壳母线起点J处的角点开始对数组下标编号，二维数组中与该处角点对应的元素为CORNER [1][1]，与母线终点K处角点对应的元素为CORNER [1][21]。初始化与圆柱壳两端部角点对应的数组元素为1，即将数组中第1和21列的元素初始化为1，确保圆柱壳的端部不布置点蚀坑，其它角点对应的元素值均置为0，即这些角点均为可能布置点蚀坑的位置，如图6点坑影响区的角点信息。

第四步：随机生成各点蚀坑的位置及其壁厚损伤度，并定义二维数组PIT (20, 3)记录点蚀坑位置及损伤处的壁厚信息，生成随机点蚀损伤圆柱壳的整体几何模型，如图7。主要包含如下步骤：

（1）定义二维数组PIT (20, 3)记录点蚀坑数据信息；

（2）随机生成两个数i和 j以定位圆柱壳几何网格模型上的角点CORNER [i][ j]位置，以便确定点蚀坑的随机分布位置；

（3）判断CORNER [i][ j]是否为1，不为1则说明该位置可布置点蚀坑，若为1，则返回（2）重新产生随机点蚀坑位置，直到产生符合条件的第k个点蚀坑，并使PIT [k][1]=i、PIT [k][2]=j；

（4）随机生成壁厚损伤度，以确定点蚀处的圆柱壳壁厚，剩余壁厚为5(1-)，并使PIT [k][3]= 5(1-)；

（5）将二维数值中CORNER [i][ j]置为1。为避免产生重叠的点蚀坑，将CORNER [i][ j]角点附近的8个角点所对应的元素CORNER [i][ j+1]、CORNER [i][ j-1]、CORNER [i+1][ j+1]、CORNER [i+1][ j]、CORNER [i+1][ j-1]、CORNER [i-1][ j+1]、CORNER [i-1][ j]、CORNER [i-1][ j-1]均置为1。如图6所示，当点蚀坑在角点O处时，其点蚀影响区ABCD的元素均置为1；

（6）构建点蚀坑。在图3中已划分网格的圆柱壳几何模型上，在网格角点CORNER [i][ j]处，以该角点为局部圆柱坐标系的原点，建立半径为20 mm的点蚀圆柱体，并利用所建圆柱体的表面切割圆柱壳几何模型，此后删除圆柱体，便得到包含点蚀损伤的圆柱壳；

（7）重复步骤（1）~（6），直到20个随机分布点蚀坑的位置和壁厚全部确定，最终构建出点蚀随机分布的圆柱壳的整体几何模型，圆柱壳共有320个面，如图7所示，并将几何模型定为组1。

第五步：设置关键分组，为有限元网格划分做好准备。根据点蚀坑区域的几何尺寸特征，将图7的整体几何模型分为3组，如图7、8、9、10所示。主要包含如下步骤：

（1）定义点坑组。选择长度为20 mm的线段，再选择与其相关的点蚀坑面，则共选择了80个面（每个点蚀坑都被分为4等份），形成组2，如图8；

（2）定义点蚀坑影响区组。选择半径为20 mm的线段，选择与其相关的点蚀坑面，再选择与这些面相关的线，后选择与这些边界线相关的面，剔除掉组2中的点坑面，剩下80个面，形成组3，如图9；

（3）定义完善区域组。选择组1，剔除组2和组3，剩余160个面，形成组4，如图10。

第六步：设定各分组种线段的划分数目，并划分有限元网格，如图11。假定网格划分时线段的等分基数为2。

（1）选择组2的所有线段，将其4等分；

（2）选择组3的所有线段，剔除与组2共用的线段，将其2等分；

（3）选择组4的所有线段，将其2等分；

（4）选择组2中由CORNER [PIT [i][1]][PIT [i][2]]确定的点蚀坑，由PIT [i][3]确定其单元厚度，i由1~ 20循环，划分所有点蚀坑的有限元网格；

（5）选择组3，以5 mm为其单元厚度，利用AMAP划分点蚀影响区的有限元网格；

（6）选择组4，以5 mm为其单元厚度，利用个映射网格划分完善区域的有限元网格。

Claims (6)

1.一种点蚀随机分布的圆柱壳数值模型的参数化构建方法，其特征是包括以下步骤：

A、在有限元软件中对圆柱壳和点蚀坑的尺寸进行参数化设置，将圆柱壳的几何模型划分为大小均匀的几何网格，并将几何网格的角点处作为点蚀坑可能出现的位置；

B、产生随机数确定点蚀坑的位置及深度，确定点蚀坑的几何参数，每产生一个新的点蚀坑均须判断其是否与已有的点蚀坑发生重叠，如有重叠则重新产生随机数确定点蚀坑位置；

利用点蚀坑的几何参数在圆柱壳上构造出点蚀坑的几何模型，建立点蚀坑随机分布的圆柱壳的整体几何模型；

C、将所述圆柱壳的整体几何模型分为点蚀坑组、点蚀坑影响区组和完善区组，并对圆柱壳的整体几何模型划分有限元网格，构建出点蚀随机分布的圆柱壳数值模型。

2.根据权利要求1所述点蚀随机分布的圆柱壳数值模型的参数化构建方法，其特征是：

步骤A中，设置的参数包括：圆柱壳的中面半径R、壁厚t、圆柱壳长度L、点蚀坑半径r、点蚀坑数目n、壁厚损伤度                                                 、点坑深度 、点蚀影响区系数，为点蚀坑半径r的倍数，且不小于1.0；根据点蚀坑平均半径将圆柱壳的几何模型划分出几何网格，沿圆柱壳的周向将圆柱壳的几何模型划分为等份，沿圆柱壳的纵轴向将圆柱壳的几何模型划分为等份；除圆柱壳两端部边界上的几何网格的角点外，几何网格的任意角点均可能为点蚀坑的分布位置；当含4个网格的ABCD区域的中心O点分布点蚀坑后，含4个网格的ABCD区域为O点的点蚀坑影响区，在点蚀坑影响区的其它角点均不能分布点蚀坑。

3.根据权利要求2所述点蚀随机分布的圆柱壳数值模型的参数化构建方法，其特征是：

将圆柱壳在母线JK处展开得到二维平面网格投影，建立二维数组CORNER (M, N+1)与此平面网格相对应，二维数组的下标表示网格角点的位置，其元素值表示下标所示位置的角点是否可布置点蚀坑，0为可布置点蚀坑，1为不可布置点蚀坑。

4.根据权利要求3所述点蚀随机分布的圆柱壳数值模型的参数化构建方法，其特征是：

步骤B包含有：

（1）定义二维数组PIT (n, 3)记录点蚀坑的位置及点蚀坑的深度；

（2）随机生成两个数i和 j以定位网格上的角点CORNER [i][ j]位置，i为1~M间的任意一个随机数， j为2~N之间的任意一个随机数；

（3）判断CORNER [i][ j]是否为1，不为1则该位置可布置点蚀坑，若为1，则返回步骤（2）重新产生随机点蚀坑位置，在已产生的点蚀坑总数中加1，记当前点蚀坑为第k个点坑，并用PIT数组记录该点蚀坑的位置信息，即：PIT [k][1]=i、PIT [k][2]=j；

（4）随机生成壁厚损伤度以确定点蚀处的圆柱壳壁厚，剩余壁厚为(1-)t，并使PIT [k][3]= (1-)t；

（5）将二维数组CORNER [i][ j]置为1，将CORNER [i][ j]角点附近的8个角点所对应的二维数组均置为1；

（6）在二维数组CORNER [i][ j]处，以该角点为局部圆柱坐标系的原点，建立半径为r的点蚀圆柱体，并利用所建圆柱体的表面切割圆柱壳几何模型，此后删除圆柱体，得到包含点蚀损伤的圆柱壳；

（7）重复步骤（1）~（6），直到n个随机分布点蚀坑的位置和壁厚全部确定，最终构建出点蚀随机分布的圆柱壳的整体几何模型。

5.根据权利要求2所述点蚀随机分布的圆柱壳数值模型的参数化构建方法，其特征是：

步骤C中，选择长度为r的线段，再选择与其相关点蚀坑面，每个点蚀坑都被分为4等份，共有4n个面形成点蚀坑组；

选择半径为r的线段，再选择与其相关的点蚀坑面，选择与这些点蚀坑面相关的边界线，然后选择与这些边界线相关的面，剔除掉点蚀坑面，剩下4n个面形成点蚀坑影响区组；

选择圆柱壳的整体几何模型，剔除点蚀坑组和点蚀坑影响区组，剩余MN-4n个面形成完善区组。

6.根据权利要求5所述点蚀随机分布的圆柱壳数值模型的参数化构建方法，其特征是：

步骤C中划分有限元网格的方法是：

（1）选择点蚀坑组的所有线段，将其2S等分，S为网格划分时线段的等分基数，

（2）选择点蚀蚀影响区组的所有线段，剔除与点蚀坑组共用的线段后再S等分；

（3）选择完善区组的所有线段，将其S等分；

（4）选择点蚀坑组中由CORNER [PIT [i][1]][PIT [i][2]]确定的点蚀坑，由PIT [i][3]确定其单元厚度，i由1~ n循环，划分所有点蚀坑的有限元网格；

（5）选择点蚀坑影响区组，以t为其单元厚度，划分点蚀影响区的有限元网格；

（6）选择完善区组，以t为其单元厚度，利用个映射网格划分完善区的有限元网格。