CN106682336A - 一种结构有限元模型建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种结构有限元模型建模方法，该方法包括：数据规范化处理；即对导入到通用前处理的几何模型的组织方式进行整理，计算机辅助设计CAD零件名称按照如下规则命名，零件名称由三部分组成，零件名称，材料名称，属性信息；更新模型零件属性；根据第一步中模型零件名称的命名方式以及零件名称中包含的信息，获取零件名称中的信息并创建相应的材料以及属性。本发明采用有限元仿真的方法，能够在实际加工零件之前进行提前分析预测，不再需要对单一零件进行手工处理，优化了建模流程，提高了仿真效率，缩短了零件的生产周期，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种结构有限元模型建模方法。
背景技术
有限元方法作为现有计算机仿真领域内的有效分析方法，已经广泛应用于航空航天领域，同时，伴随着计算机性能的不断增强，对航空结构建模也趋向于精细化，并需要在模型体现结构细节特征，导致有限元模型规模不断的增大，自由度数量已经超过亿级单位。
现代研发工作迭代时间短，更新快，仿真分析工作需要在短时间内对结构进行分析评估，没有规则的建模工作，会导致仿真计算调试时间长，影响分析评估工作，进而影响整个设计研发流程。
有限元快速建模方法主要是通过通用有限元前处理软件的二次开发功能，针对航空航天结构零件特点、装配特点等，固化建模流程，优化网格划分方法，对结构件实现快速网格生成，快速创建材料属性以及分析工况，缩短建模工作占用的时间，提高仿真分析在研发工作中的效率。
然而，当前建模流程中仍存在部分问题，对航空结构件覆盖不全，某些特殊零件(比如对接接头，挂点接头)不适用于快速建模方法，仍需要对单一零件手工处理，影响整体分析速度，准确性差、精度低，耗费大量的时间和精力。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种高效、快速、低报错率的航空结构有限元模型建模方法，通过优化建模流程，提高仿真效率，缩短研发周期，在通用软件基础上定制开发实现快速建模。
本发明实施例提供的一种结构有限元模型建模方法，该方法包括：
第一步，数据规范化处理；
对导入到通用前处理的几何模型的组织方式进行整理，计算机辅助设计CAD零件名称按照如下规则命名，零件名称由三部分组成，零件名称，材料名称，属性信息；
第二步，更新模型零件属性；
根据第一步中模型零件名称的命名方式以及零件名称中包含的信息，获取零件名称中的信息并创建相应的材料以及属性。
进一步地，上述方法中，所述数据规范化处理流程步骤如下：
1)将模型CAD数据，CAD模型对应的物料清单BOM数据，材料数据库读入到前处理软件；
2)根据材料数据库创建材料信息，对导入的模型CAD数据的装配信息，在BOM数据中查找与装配中名称相同的零件并获取该零件的信息；
3)获得该零件的信息后，按照前述的零件名称的命名规则对零件进行重新整理、组织。
进一步地，上述方法中，所述更新模型零件属性步骤如下：
1)在前处理软件中获取零件名称信息；
2)提取零件名称信息中的信息，包含材料名称、属性信息；
3)根据获取的材料名称，判断模型中是否包含材料数据，若没有，则进行材料创建；
4)根据获取的属性信息，并结合获取的材料名称，创建模型属性；
5)更新模型零件属性信息。
进一步地，上述方法中，所述零件名称中的材料名称前有“MAT-”前缀，属性信息中的厚度信息部分包含“TH-”前缀。
进一步地，上述方法中，所述零件名称中的三部分之间通过下划线方式连接。
进一步地，上述方法中，所述材料名称包括材料牌号信息，所述属性信息包括厚度值。
与现有技术相比，本发明实施例结构有限元模型建模方法，包括：数据规范化处理；即对导入到通用前处理的几何模型的组织方式进行整理，计算机辅助设计CAD零件名称按照如下规则命名，零件名称由三部分组成，零件名称，材料名称，属性信息；更新模型零件属性；根据第一步中模型零件名称的命名方式以及零件名称中包含的信息，获取零件名称中的信息并创建相应的材料以及属性。本发明实施例具有准确性高、交互性好的特点，通过该方法有效的缩短有限元建模周期，既能体现结构件的计算力学理论，也使有限元模型在几何上更加精确于CAD模型。本发明采用有限元仿真的方法，能够在实际加工零件之前进行提前分析预测，不再需要对单一零件进行手工处理，优化了建模流程，提高了仿真效率，缩短了零件的生产周期，降低了生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种结构有限元模型建模方法流程图；
图2为本发明提供的一种数据规范化处理流程图；
图3为本发明提供的一种更新模型零件属性流程图；
图4为本发明提供的一种结构有限元模型建模方法整体流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
如图1所示，本发明实施例公开了一种结构有限元模型建模方法，该方法包括：
步骤S101，数据规范化处理；
对导入到通用前处理的几何模型的组织方式进行整理，计算机辅助设计CAD零件名称按照如下规则命名，零件名称由三部分组成，零件名称，材料名称，属性信息；
步骤S102，更新模型零件属性；
根据第一步中模型零件名称的命名方式以及零件名称中包含的信息，获取零件名称中的信息并创建相应的材料以及属性。
本发明实施例有限元前后处理器采用HyperMesh软件，与其他的有限元前后处理器比较，HyperMesh支持直接输入已有的三维CAD几何模型已有的有限元模型，并且导入的效率和模型质量都很高，可以大大减少很多重复性的工作。同样，Hypermesh也具有先进的后处理功能，可以保证形象地表现各种各样的复杂的仿真结果，如云图，曲线标和动画等。
本发明实施例具有准确性高、交互性好的特点，通过该方法有效的缩短有限元建模周期，既能体现结构件的计算力学理论，也使有限元模型在几何上更加精确于CAD模型。本发明实施例采用有限元仿真的方法，能够在实际加工零件之前进行提前分析预测，不再需要对单一零件进行手工处理，优化了建模流程，提高了仿真效率，缩短了零件的生产周期，降低了生产成本。
进一步地，上述方法中，所述零件名称中的材料名称前有“MAT-”前缀，属性信息中的厚度信息部分包含“TH-”前缀。
进一步地，上述方法中，所述零件名称中的三部分之间通过下划线方式连接。
本发明实施例CAD零件名称按照如下规则处理：名称由三部分组成，零件名称，材料名称，属性信息。三部分之间通过下划线方式连接，材料名称前有“MAT-”前缀，厚度信息部分包含“TH-”前缀，如下所示：
零件名称_MAT-材料名称_TH-属性信息；
如图2所示，进一步地，上述方法中，所述数据规范化处理流程步骤如下：
步骤S201，将模型CAD数据，CAD模型对应的物料清单BOM数据，材料数据库读入到前处理软件；
步骤S202，根据材料数据库创建材料信息，对导入的模型CAD数据的装配信息，在BOM数据中查找与装配中名称相同的零件并获取该零件的信息；
步骤S203，获得该零件的信息后，按照前述的零件名称的命名规则对零件进行重新整理、组织。
本发明实施例，为了便于计算机识别，必须把用图示表达的产品结构转化成某种数据格式，这种以数据格式来描述产品结构的文件就是物料清单(BOM，Bill ofMaterial)。
本发明实施例，在数据规范化处理流程中，首先将CAD模型，CAD模型对应的BOM数据，材料数据库读入到前处理软件；然后根据材料数据库创建材料信息，对导入的CAD数据的装配信息，在BOM数据中查找与装配中名称相同的零件并获取该零件的材料厚度等信息；获得该信息后，按照前述的名称命名规则对零件进行重新组织。完成上述流程后，在前处理中的数据如下示例：
M_BCV62444_MAT-2024_TH-5mm
M_BCA41884_MAT-2060_TH-3mm
M_BCA41883_MAT-7075_TH-8mm
M_BCA25171_MAT-2024_TH-3mm
M_BCA25170_MAT-7055_TH-4mm
M_BCA25169_MAT-2024_TH-3mm
M_24110293_MAT-3044_TH-3mm
M_24107830p8_MAT-2024_TH-3mm
M_24107830p6_MAT-2024_TH-3mm
M_24107830p4_MAT-2024_TH-3mm
本发明实施例，采用有限元仿真的方法，能够在实际加工零件之前进行提前分析预测，不再需要对单一零件进行手工处理，优化了建模流程，提高了仿真效率，缩短了零件的生产周期，降低了生产成本。
如图3所示，进一步地，上述方法中，所述更新模型零件属性步骤如下：
步骤S301，在前处理软件中获取零件名称信息；
步骤S302，提取零件名称信息中的信息，包含材料名称、属性信息；
步骤S303，根据获取的材料名称，判断模型中是否包含材料数据，若没有，则进行材料创建；
步骤S304，根据获取的属性信息，并结合获取的材料名称，创建模型属性；
步骤S305，更新模型零件属性信息。
进一步地，上述方法中，所述材料名称包括材料牌号信息，所述属性信息包括厚度值。
本发明实施例根据步骤S101中模型零件名称的命名方式以及名称中包含的信息，通过程序获取名称中的信息并创建相应的材料以及属性。具体的，在前处理软件中获取零件名称信息；提取零件名称信息中的信息，包含材料信息(材料牌号信息)，属性信息(厚度值)等；根据获取的材料名称，判断模型中是否包含材料数据，如没有，进行材料创建；根据属性信息，并结合获取的材料信息，创建模型属性；更新零件属性信息。
本发明实施例提供了一种高效、快速、低报错率的航空有限元模型建模方法，解决当前建模流程中仍存在的对航空结构件覆盖不全，某些特殊零件(比如对接接头，挂点接头)不适用于快速建模，仍需要对单一零件手工处理，影响整体分析速度等问题。
为了使本申请所解决的技术问题、技术方案以及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
如图4所示为本申请实施例提供的一种结构有限元模型建模方法整体流程图：
步骤S401，将模型CAD数据，CAD模型对应的物料清单BOM数据，材料数据库读入到前处理软件；
步骤S402，根据材料数据库创建材料信息，对导入的模型CAD数据的装配信息，在BOM数据中查找与装配中名称相同的零件并获取该零件的信息；
步骤S403，获得该零件的信息后，按照前述的零件名称的命名规则对零件进行重新整理、组织；
步骤S404，在前处理软件中获取零件名称信息；
步骤S405，提取零件名称信息中的信息，包含材料名称、属性信息；
步骤S406，根据获取的材料名称，判断模型中是否包含材料数据，若没有，则进行材料创建；
步骤S407，根据获取的属性信息，并结合获取的材料名称，创建模型属性；
步骤S408，更新模型零件属性信息，边界条件及工况数据更新。
综上，本发明实施例，采用有限元仿真的方法，能够在实际加工零件之前进行提前分析预测，不再需要对单一零件进行手工处理，优化了建模流程，提高了仿真效率，缩短了零件的生产周期，降低了生产成本。本发明实施例提供了一种高效、快速、低报错率的航空有限元模型建模方法，解决当前建模流程中仍存在的对航空结构件覆盖不全，某些特殊零件(比如对接接头，挂点接头)不适用于快速建模，仍需要对单一零件手工处理，影响整体分析速度等问题。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种结构有限元模型建模方法，其特征在于，该方法包括：
第一步，数据规范化处理；
对导入到通用前处理的几何模型的组织方式进行整理，计算机辅助设计CAD零件名称按照如下规则命名，零件名称由三部分组成，零件名称，材料名称，属性信息；
第二步，更新模型零件属性；
根据第一步中模型零件名称的命名方式以及零件名称中包含的信息，获取零件名称中的信息并创建相应的材料以及属性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据规范化处理流程步骤如下：
1)将模型CAD数据，CAD模型对应的物料清单BOM数据，材料数据库读入到前处理软件；
2)根据材料数据库创建材料信息，对导入的模型CAD数据的装配信息，在BOM数据中查找与装配中名称相同的零件并获取该零件的信息；
3)获得该零件的信息后，按照前述的零件名称的命名规则对零件进行重新整理、组织。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述更新模型零件属性步骤如下：
1)在前处理软件中获取零件名称信息；
2)提取零件名称信息中的信息，包含材料名称、属性信息；
3)根据获取的材料名称，判断模型中是否包含材料数据，若没有，则进行材料创建；
4)根据获取的属性信息，并结合获取的材料名称，创建模型属性；
5)更新模型零件属性信息。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述零件名称中的材料名称前有“MAT-”前缀，属性信息中的厚度信息部分包含“TH-”前缀。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述零件名称中的三部分之间通过下划线方式连接。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述材料名称包括材料牌号信息，所述属性信息包括厚度值。
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