CN110807282B - 有限元前处理中定义材料和属性的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有限元前处理中定义材料和属性的方法和装置。该方法包括：导入几何；整理组件；定义属性，其中，定义属性包括：建立窗口并输入组件的材料名和属性名；根据输入的组件的材料名和属性名将组件的名字更改为原名字加上组件对应的材料名和属性名；通过输入的材料名与数据库中的材料名进行匹配建立对应的材料，通过所匹配的数据库中的材料的属性建立对应的属性。该装置包括依次连接的几何导入单元、组件整理单元、以及属性定义单元。采用这种方法和装置，可以快速方便地建立好材料和属性并更改好组件的名字，定义好组件的属性，相比手动设置和更改，可以大大地节省操作时间。

Description

有限元前处理中定义材料和属性的方法和装置

技术领域

本发明涉及有限元前处理技术，尤其涉及一种有限元前处理中定义材料和属性的方法和装置。

背景技术

工业机器人装配体模型导入有限元前处理软件比如hypermesh后，重复的零件会放在不同的组件里，仿真分析工程师需要手动找到所有零件，然后将所有零件移动到同一个组件里。有限元分析需要定义零件的材料和属性，对于结构复杂的工业机器人，零件数量较多，零件的名字不包含组件的材料与属性信息，逐个修改组件名字，建立材料与属性，然后赋予给对应的零件，比较耗费时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有限元前处理中定义材料和属性的方法和装置，输入组件的材料名和属性名，通过匹配自定义的材料库数据，建立对应的材料，同时建立属性，并更改组件的名字以及将对应的属性赋予给组件，解决了手动设置和更改耗费过多操作时间的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提出一种有限元前处理中定义材料和属性的方法。所述有限元前处理中定义材料和属性的方法包括：导入几何；整理组件；定义属性，其中，所述定义属性包括：建立窗口并输入组件的材料名和属性名；根据输入的组件的材料名和属性名将组件的名字更改为原名字加上组件对应的材料名和属性名；通过输入的材料名与数据库中的材料名进行匹配建立对应的材料，通过所匹配的数据库中的材料的属性建立对应的属性。

可选地，对于所述有限元前处理中定义材料和属性的方法，所述导入几何包括：建立窗口，在窗口下建立按钮；将导入几何的命令保存为文件；给所建立的按钮定义激活命令，通过单击按钮调用所保存的文件从而实现导入几何的功能。

可选地，对于所述有限元前处理中定义材料和属性的方法，所述整理组件包括：对各个组件的编号进行重新排序，并统计出组件的总数；对各个组件按照编号逐个查找组件名字，将名字主体相同的组件中的几何模型移动到名字主体相同的组件中的第一组件中，然后删除名字主体相同的组件中除了第一组件之外的其余组件；对整理完成后的组件进行重新编号。

可选地，对于所述有限元前处理中定义材料和属性的方法，对各个组件按照编号逐个查找组件名字，将名字主体相同的组件中的几何模型移动到名字主体相同的组件中的一个组件中，然后删除名字主体相同的组件中除了第一组件之外的其余组件，包括：利用循环命令从1开始进行循环；读取编号为1的组件的名字，查找组件名字中是否含有间隔符；如果组件名字中含有间隔符，则将所述组件中的几何模型移动到以被间隔符间隔开的名字主体命名的组件中，名字含有间隔符的组件；如果组件名字中没有间隔符，则循环数加1，继续查找，直到循环数为组件的总数，循环终止。

可选地，对于所述有限元前处理中定义材料和属性的方法，建立窗口并输入组件的材料名和属性名包括：建立窗口，在所建立的窗口显示各个标签；利用循环命令从1开始进行如下循环：建立组件名字标签，并将所建立的组件名字标签与所显示的组件名字标签对齐；建立组件编号标签，并将所建立的组件编号标签与所显示的组件编号标签对齐；建立材料名输入框和属性名输入框，并将材料名输入框与所显示的材料标签对齐，将属性名输入框与所显示的属性标签对齐。

可选地，对于所述有限元前处理中定义材料和属性的方法，建立材料名输入框和属性名输入框，并将材料名输入框与所显示的材料标签对齐，将属性名输入框与所显示的属性标签对齐，还包括：建立厚度名输入框，并将厚度名输入框与所显示的厚度标签对齐。

可选地，对于所述有限元前处理中定义材料和属性的方法，根据输入的组件的材料名和属性名将组件的名字更改为原名字加上组件对应的材料名和属性名包括：从1开始进行循环；读取组件在属性标签下的属性名输入框输入的属性名；读取组件在材料标签下的材料名输入框输入的材料名；将组件名字更改为在原名字后面加上组件的材料名和属性名。

可选地，对于所述有限元前处理中定义材料和属性的方法，当建立厚度输入框时，根据输入的组件的材料名和属性名将组件的名字更改为原名字加上组件对应的材料名和属性名包括：从1开始进行循环；读取组件在属性标签下的属性名输入框输入的属性名；读取组件在属性标签下的厚度名输入框输入的厚度名；读取组件在材料标签下的材料名输入框输入的材料名；将组件名字更改为在原名字后面加上组件的材料名、属性名和厚度名。

可选地，对于所述有限元前处理中定义材料和属性的方法，通过输入的材料名与数据库中的材料名进行匹配建立对应的材料，通过所匹配的数据库中的材料的属性建立对应的属性，包括：定义建立各种常用材料模型的进程，所述进程通过匹配材料名来建立对应的材料，其中，材料的力学性能参数在进程中已经提前定义好；读取组件在材料标签对应的材料名输入框中输入的材料名，调用所述进程，通过输入的材料名与数据库中的材料名进行匹配，建立对应的材料；将所匹配的数据库中的材料的属性赋予给对应的属性名，通过属性名赋予给对应的组件。

另一方面，本发明提出一种有限元前处理中定义材料和属性的装置。所述有限元前处理中定义材料和属性的装置包括依次连接的几何导入单元、组件整理单元、以及属性定义单元，其中，所述属性定义单元用于建立窗口并输入组件的材料名和属性名，根据输入的组件的材料名和属性名将组件的原名字更改为原名字加上组件对应的材料名和属性名，通过输入的材料名与数据库中的材料名进行匹配建立对应的材料，通过所匹配的数据库中的材料的属性建立对应的属性。

与现有技术相比，本发明技术方案主要的优点如下：

采用本发明实施例的有限元前处理中定义材料和属性的方法和装置，可以快速方便地建立好材料和属性并更改好组件的名字，定义好组件的属性，相比手动设置和更改，可以大大地节省操作时间。

本发明实施例的有限元前处理中定义材料和属性的方法和装置结合字符查找功能和读取组件名字功能，自动移动组件，从而将重复零件自动移动到同一个组件。利用文件调用功能，将按钮命令代码保存为文件，在主代码中引用对应的文件，简化了主代码。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明一个实施例的有限元前处理中定义材料和属性的方法的流程图；

图2为该实施例提供的图1中所示的步骤S130的流程图；

图3为本发明另一个实施例提供的有限元前处理中定义材料和属性的装置的结构示意图；

图4为一个示例提供的有限元前处理中定义材料和属性的方法建立的主界面的示意图；

图5为一个示例提供的单击“定义属性”按钮后弹出的界面的示意图；

图6A为一种现有的组件层次架构的示意图；

图6B为本发明一个示例提供的组件层次架构的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1为本发明一个实施例的有限元前处理中定义材料和属性的方法的流程图。

在步骤S110，导入几何。在步骤S110的具体过程可以包括：建立窗口，在窗口下建立按钮；将导入几何的命令保存为文件；给所建立的按钮定义激活命令，通过单击按钮调用所保存的文件从而实现导入几何的功能。

作为导入几何步骤的一个具体例子，可以利用tcl语言建立一个窗口，在窗口下建立一个tk按钮，按钮显示文本为“导入几何”；将hypermesh导入几何的命令保存为一个.tcl文件；给按钮定义激活命令，单击按钮调用所保存的.tcl文件，实现导入几何的功能。

在步骤S120，整理组件。步骤S120的具体过程可以包括：对各个组件的编号进行重新排序，并统计出组件的总数；对各个组件按照编号逐个查找组件名字，将名字主体相同的组件中的几何模型移动到名字主体相同的组件中的第一组件中，然后删除名字主体相同的组件中除了第一组件之外的其余组件；对整理完成后的组件进行重新编号。

其中，对各个组件按照编号逐个查找组件名字，将名字主体相同的组件中的几何模型移动到名字主体相同的组件中的一个组件中，然后删除名字主体相同的组件中除了第一组件之外的其余组件可以包括：利用循环命令从1开始进行循环；读取编号为1的组件的名字，查找组件名字中是否含有间隔符；如果组件名字中含有间隔符，则将所述组件中的几何模型移动到以被间隔符间隔开的名字主体命名的组件中，名字含有间隔符的组件；如果组件名字中没有间隔符，则循环数加1，继续查找，直到循环数为组件的总数，循环终止。

作为整理组件步骤的一个具体例子，在步骤2.1，整理组件的命令调用方式同导入几何按钮。在步骤2.2，调用的文件原理如下：在步骤2.2.1，对所有组件的编号进行重新排序，并统计出组件的总数；在步骤2.2.2，可以利用tcl语言的for循环命令，从1开始进行如下循环：在步骤2.2.2.1，利用hypermesh的读取组件名字功能，读取编号为1的组件的名字；在步骤2.2.2.2，利用tcl语言的check命令，查找组件名字中是否含有“.”；在步骤2.2.2.3，利用tcl语言的if命令，若组件名字中含有“.”，比如XXX.1，则将该组件中的几何模型移动到名字为XXX的组件中，然后删除名字为XXX.1的组件，其中，导入的几何若包含重复组件，hypermesh默认的命名规则为XXX,XXX.1,XXX.2…；在步骤2.2.2.4，若查找不到，则循环数加1，继续查找，直到循环数为组件的总数，循环终止；在步骤2.2.3，对整理完成后的组件进行一次重新编号。

在步骤S130，定义属性。图2为该实施例提供的图1中所示的步骤S130的流程图。

如图2所示，在步骤S132，建立窗口并输入组件的材料名和属性名。步骤S132的具体过程可以包括：建立窗口，在所建立的窗口显示各个标签；利用循环命令从1开始进行如下循环：建立组件名字标签，并将所建立的组件名字标签与所显示的组件名字标签对齐；建立组件编号标签，并将所建立的组件编号标签与所显示的组件编号标签对齐；建立材料名输入框和属性名输入框，并将材料名输入框与所显示的材料标签对齐，将属性名输入框与所显示的属性标签对齐。其中，建立材料名输入框和属性名输入框，并将材料名输入框与所显示的材料标签对齐，将属性名输入框与所显示的属性标签对齐还可以包括：建立厚度名输入框，并将厚度名输入框与所显示的厚度标签对齐。

在步骤S134，根据输入的组件的材料名和属性名将组件的名字更改为原名字加上组件对应的材料名和属性名。步骤S134的具体过程可以包括：从1开始进行循环；读取组件在属性标签下的属性名输入框输入的属性名；读取组件在材料标签下的材料名输入框输入的材料名；将组件名字更改为在原名字后面加上组件的材料名和属性名。当建立厚度输入框时，根据输入的组件的材料名和属性名将组件的名字更改为原名字加上组件对应的材料名和属性名包括：从1开始进行循环；读取组件在属性标签下的属性名输入框输入的属性名；读取组件在属性标签下的厚度名输入框输入的厚度名；读取组件在材料标签下的材料名输入框输入的材料名；将组件名字更改为在原名字后面加上组件的材料名、属性名和厚度名。

在步骤S136，通过输入的材料名与数据库中的材料名进行匹配建立对应的材料，通过所匹配的数据库中的材料的属性建立对应的属性。步骤S136的具体过程可以包括：定义建立各种常用材料模型的进程，所述进程通过匹配材料名来建立对应的材料，其中，材料的力学性能参数在进程中已经提前定义好；读取组件在材料标签对应的材料名输入框中输入的材料名，调用所述进程，通过输入的材料名与数据库中的材料名进行匹配，建立对应的材料；将所匹配的数据库中的材料的属性赋予给对应的属性名，通过属性名赋予给对应的组件。

作为定义属性的一个具体例子，在步骤3.1，整理组件的命令调用方式同导入几何按钮。在步骤3.2，调用的文件原理如下：在步骤3.2.1，新建立一个窗口，在窗口显示5个tk标签，标签显示的文本依次为“name”,“id”，“material”，“property”，“thickness”，表示标签对应的列依次为组件的名字，编号，材料，属性，厚度(对钣金件)；在步骤3.2.2，利用tcl语言的for循环命令，从1开始进行如下循环：在步骤3.2.2.1，建立一个tk标签，标签文本显示为组件1的名字，并将标签放在“name”标签的正下面一行；在步骤3.2.2.2，建立一个tk标签，标签文本显示为组件1的编号，并将标签放在“id”标签的正下面一行；在步骤3.2.2.3，建立三个tk输入框，并将输入框依次放置在“material”，“property”，“thickness”标签的正下面一行；在步骤3.2.3，建立一个重命名的tcl程序，程序的原理如下：在步骤3.2.3.1，从1开始进行循环，读取组件在“property”标签下的输入框输入的属性，若属性为solid，则在hypermesh里面定义一个solid property，若组件属性为shell，则在hypermesh里面定义一个shell property，厚度为“thickness”标签下的输入框对应的厚度；在步骤3.2.3.2，读取组件在“material”标签下的输入框输入的材料，更改组件名字，在原名字后面加上组件的材料和属性，通过名字可以很方便随时查看组件的属性与材料；在步骤3.2.3.3，利用tcl语言定义一个建立数种常用材料模型的进程，该进程通过匹配材料名来建立对应的材料，材料的力学性能参数在进程中已经提前定义好。读取组件在“material”标签下的输入框中输入的材料名，调用前述进程，通过输入的材料名与数据库中的材料名进行匹配，建立对应的材料；在步骤3.2.3.4，将步骤3.2.3.3建立的材料赋予给属性名，通过属性名赋予给对应的组件。在步骤3.2.5，建立一个显示文本为“ok”的按钮，单击按钮完成步骤3.2.3的功能；在步骤3.2.6建立一个显示文本为“exit”的按钮，单击按钮退出窗口，回到主界面。

在步骤S140，完成退出。作为一种可选实施方式，可以单击按钮调用destroy命令，退出窗口。

图3为本发明另一个实施例提供的有限元前处理中定义材料和属性的装置的结构示意图。如图3所示，该实施例提供的有限元前处理中定义材料和属性的装置包括依次连接的几何导入单元310、组件整理单元320、以及属性定义单元330。其中，属性定义单元330用于建立窗口并输入组件的材料名和属性名，根据输入的组件的材料名和属性名将组件的原名字更改为原名字加上组件对应的材料名和属性名，通过输入的材料名与数据库中的材料名进行匹配建立对应的材料，通过所匹配的数据库中的材料的属性建立对应的属性。

该实施例提供的有限元前处理中定义材料和属性的装置还可以包括完成退出单元。

图4为一个示例提供的有限元前处理中定义材料和属性的方法建立的主界面的示意图。在图4所示的例子中，主界面包含“导入几何”按钮、“整理组件”按钮、“定义属性”按钮、以及“完成退出”按钮，单击按钮实现按钮上显示文字所对应的功能。

图5为一个示例提供的单击“定义属性”按钮后弹出的界面的示意图。图6A为一种现有的组件层次架构的示意图，图6B为本发明一个示例提供的组件层次架构的示意图。

采用本发明实施例的有限元前处理中定义材料和属性的方法和装置，可以快速方便地建立好材料和属性并更改好组件的名字，定义好组件的属性，相比手动设置和更改，可以大大地节省操作时间。

本发明实施例的有限元前处理中定义材料和属性的方法和装置结合字符查找功能和读取组件名字功能，自动移动组件，从而将重复零件自动移动到同一个组件。利用文件调用功能，将按钮命令代码保存为文件，在主代码中引用对应的文件，简化了主代码。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的权利要求保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种有限元前处理中定义材料和属性的方法，其特征在于，包括：

导入几何；所述导入几何包括：建立窗口，在窗口下建立按钮；将导入几何的命令保存为文件；给所建立的按钮定义激活命令，通过单击按钮调用所保存的文件从而实现导入几何的功能；

整理组件；所述整理组件包括：对各个组件的编号进行重新排序，并统计出组件的总数；对各个组件按照编号逐个查找组件名字，将名字主体相同的组件中的几何模型移动到名字主体相同的组件中的第一组件中，然后删除名字主体相同的组件中除了第一组件之外的其余组件；对整理完成后的组件进行重新编号；

定义属性，其中，所述定义属性包括：建立窗口并输入组件的材料名和属性名；根据输入的组件的材料名和属性名将组件的名字更改为原名字加上组件对应的材料名和属性名；通过输入的材料名与数据库中的材料名进行匹配建立对应的材料，通过所匹配的数据库中的材料的属性建立对应的属性，其中，

所述建立窗口并输入组件的材料名和属性名包括：建立窗口，在所建立的窗口显示各个标签；利用循环命令从1开始进行如下循环：建立组件名字标签，并将所建立的组件名字标签与所显示的组件名字标签对齐；建立组件编号标签，并将所建立的组件编号标签与所显示的组件编号标签对齐；建立材料名输入框和属性名输入框，并将材料名输入框与所显示的材料标签对齐，将属性名输入框与所显示的属性标签对齐。

2.如权利要求1所述的有限元前处理中定义材料和属性的方法，其特征在于，对各个组件按照编号逐个查找组件名字，将名字主体相同的组件中的几何模型移动到名字主体相同的组件中的一个组件中，然后删除名字主体相同的组件中除了第一组件之外的其余组件，包括：

利用循环命令从1开始进行循环；

读取编号为1的组件的名字，查找组件名字中是否含有间隔符；

如果组件名字中含有间隔符，则将所述组件中的几何模型移动到以被间隔符间隔开的名字主体命名的组件中，名字含有间隔符的组件；

如果组件名字中没有间隔符，则循环数加1，继续查找，直到循环数为组件的总数，循环终止。

3.如权利要求1所述的有限元前处理中定义材料和属性的方法，其特征在于，建立材料名输入框和属性名输入框，并将材料名输入框与所显示的材料标签对齐，将属性名输入框与所显示的属性标签对齐，还包括：建立厚度名输入框，并将厚度名输入框与所显示的厚度标签对齐。

4.如权利要求1或3所述的有限元前处理中定义材料和属性的方法，其特征在于，根据输入的组件的材料名和属性名将组件的名字更改为原名字加上组件对应的材料名和属性名包括：

从1开始进行循环；

读取组件在属性标签下的属性名输入框输入的属性名；

读取组件在材料标签下的材料名输入框输入的材料名；

将组件名字更改为在原名字后面加上组件的材料名和属性名。

5.如权利要求4所述的有限元前处理中定义材料和属性的方法，其特征在于，当建立厚度输入框时，根据输入的组件的材料名和属性名将组件的名字更改为原名字加上组件对应的材料名和属性名包括：

从1开始进行循环；

读取组件在属性标签下的属性名输入框输入的属性名；

读取组件在属性标签下的厚度名输入框输入的厚度名；

读取组件在材料标签下的材料名输入框输入的材料名；

将组件名字更改为在原名字后面加上组件的材料名、属性名和厚度名。

6.如权利要求5所述的有限元前处理中定义材料和属性的方法，其特征在于，通过输入的材料名与数据库中的材料名进行匹配建立对应的材料，通过所匹配的数据库中的材料的属性建立对应的属性，包括：

定义建立各种常用材料模型的进程，所述进程通过匹配材料名来建立对应的材料，其中，材料的力学性能参数在进程中已经提前定义好；

读取组件在材料标签对应的材料名输入框中输入的材料名，调用所述进程，通过输入的材料名与数据库中的材料名进行匹配，建立对应的材料；

将所匹配的数据库中的材料的属性赋予给对应的属性名，通过属性名赋予给对应的组件。

7.一种有限元前处理中定义材料和属性的装置，其特征在于，包括依次连接的几何导入单元、组件整理单元、以及属性定义单元，其中，

所述几何导入单元用于导入几何；所述导入几何包括：建立窗口，在窗口下建立按钮；将导入几何的命令保存为文件；给所建立的按钮定义激活命令，通过单击按钮调用所保存的文件从而实现导入几何的功能；

所述组件整理单元用于整理组件；所述整理组件包括：对各个组件的编号进行重新排序，并统计出组件的总数；对各个组件按照编号逐个查找组件名字，将名字主体相同的组件中的几何模型移动到名字主体相同的组件中的第一组件中，然后删除名字主体相同的组件中除了第一组件之外的其余组件；对整理完成后的组件进行重新编号；

所述属性定义单元用于建立窗口并输入组件的材料名和属性名，根据输入的组件的材料名和属性名将组件的原名字更改为原名字加上组件对应的材料名和属性名，通过输入的材料名与数据库中的材料名进行匹配建立对应的材料，通过所匹配的数据库中的材料的属性建立对应的属性，其中，

所述建立窗口并输入组件的材料名和属性名包括：建立窗口，在所建立的窗口显示各个标签；利用循环命令从1开始进行如下循环：建立组件名字标签，并将所建立的组件名字标签与所显示的组件名字标签对齐；建立组件编号标签，并将所建立的组件编号标签与所显示的组件编号标签对齐；建立材料名输入框和属性名输入框，并将材料名输入框与所显示的材料标签对齐，将属性名输入框与所显示的属性标签对齐。