CN113761761A - 周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库创建及使用方法 - Google Patents

周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库创建及使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113761761A
CN113761761A CN202110869513.6A CN202110869513A CN113761761A CN 113761761 A CN113761761 A CN 113761761A CN 202110869513 A CN202110869513 A CN 202110869513A CN 113761761 A CN113761761 A CN 113761761A
Authority
CN
China
Prior art keywords
loading
data
design
periodic
calculation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110869513.6A
Other languages
English (en)
Inventor
李冬明
孔令好
柳佳晖
杜松林
王菲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN202110869513.6A priority Critical patent/CN113761761A/zh
Publication of CN113761761A publication Critical patent/CN113761761A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16C—COMPUTATIONAL CHEMISTRY; CHEMOINFORMATICS; COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE
    • G16C60/00—Computational materials science, i.e. ICT specially adapted for investigating the physical or chemical properties of materials or phenomena associated with their design, synthesis, processing, characterisation or utilisation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/10—Numerical modelling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Information Retrieval, Db Structures And Fs Structures Therefor (AREA)

Abstract

本发明公开了一种周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库创建及使用方法，创建方法包括：不同的周期开孔超弹性体基底设计，不同的周期开孔超弹性体复杂荷载设计，不同周期开孔超弹性体基底加载组合设计，编写ABAQUS有限元计算及数据后处理文件，基于形函数法确定的指定坐标点的相对位移关系和旋转弧度关系，数据整理及创建数据库。使用方法包括：确定目标结构构型，确定结构端点间距、相对位移、相对旋转弧度，确定加载基底、加载方式、加载组合和加载应变，根据确定的数据调用ABAQUS进行后屈曲计算，提取输出节点坐标数据计算和理论设计结构数据的误差，判断误差大小，得到设计的目标构型。

Description

周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库创建及使用方法
技术领域
本发明涉及周期开孔超弹性材料和计算力学技术领域，具体地指一种周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库创建及使用方法。
背景技术
周期开孔结构是指对二维或三维结构进行周期性开孔所得到的新结构。超弹性材料或软材料制成的周期开孔结构称为周期开孔超弹性体。周期开孔超弹性体在不同的刺激下会发生显著的可逆变形，包括机械载荷、膨胀、温度和电信号的变化等。其中超弹性材料是一种特殊的弹性材料，具有应力应变关系高度非线性、弹性变形范围大等典型的超弹性力学行为。周期开孔超弹性体众多独特的性能为周期开孔超弹性体在众多不同领域中的广泛应用奠定了基础。
近几年来，基于周期开孔超弹性体在达到屈曲荷载时图形会出现不同形式的转变且结构变形可逆的特性，研究者通过周期开孔超弹性体的屈曲和后屈曲响应设计周期开孔弹性体基底的形状、不同的粘接区域和压缩应变来制备具有不同特点的机械手臂、机械船桨等结构，这种正向设计方法已经设计出了许多各式各样的结构。
但是，目前针对周期开孔超弹性体的应用过程的仿真和实验研究通常是利用已有的开孔结构设计所需要的其他结构，包括应用在三维力学组装中，利用周期开孔超弹性体作为基底来通过设计二维平面结构来得到形状各异的三维结构，属于正向设计过程，并且有局限性。如果想获得目标结构构型依赖于大量的重复试错，费时费力，并且难以实现目标构型精确的获取。
发明内容
针对上述背景技术存在的不足之处，本发明提供一种周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库创建及使用方法，提升了构型设计精度，节约了构型设计的时间和实验成本，可以有效地提高设计效率。
为实现上述目的，本发明所设计的周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库的创建方法，其特殊之处在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S101：设计不同属性的周期开孔超弹性体基底；
步骤S102：对不同属性的周期开孔超弹性体基底进行复杂加载方式的设计；
步骤S103：不同加载方式下的受力组合方式的设计；
步骤S104：编写ABAQUS有限元计算处理文件对经过不同加载方式下的受力组合方式的周期开孔超弹性体基底进行屈曲计算；
步骤S105：对于任意指定坐标点的位移关系和旋转弧度关系进行计算；
步骤S106：对所有的数据进行汇总、数据整理和数据库的建立。
优选地，所述步骤S101中周期开孔超弹性体基底的属性包括开孔大小、形状、排布方式、宽度、高度、厚度、形心距。
优选地，所述步骤S102中复杂加载方式的设计包括拉伸、压缩、剪切、弯曲、扭转等各项不同加载方式以及相互之间的组合。
优选地，所述步骤S104中假定ABAQUS计算的各项参数为变量，生成可用于有限元软件ABAQUS进行屈曲计算结构数据的提取和后处理文件；数据提取文件包括但不限于：结构在每一帧所对应的应变、节点位移信息等；数据处理文件包括但不限于：对提出数据的处理，得到不同节点间的相互位移关系、旋转弧度关系信息等。
优选地，所述步骤S102中复杂加载方式为两种加载方式的组合，包括：双轴拉伸/压缩组合加载方式和单轴拉压/剪切组合加载方式。
优选地，所述步骤S102中复杂加载方式还可为双轴拉压剪切组合的三种变量的加载方式设计，包括拉压、弯矩、剪切、扭转在单轴和双轴作用下的设计，还包括符合实际使用过程中的多耦合场变量的复杂荷载的设计。
本发明还提出一种周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库的使用方法，其特殊之处在于，所述方法以下步骤：
步骤S201：确定预设计的周期开孔超弹性体的目标构型；
步骤S202：确定结构端点间距、相对位移、旋转弧度的属性数据；
步骤S203：确定基底结构、加载方式、加载组合、计算节点和加载应变参数数据；
步骤S204：根据确定的参数修改计算文件并调用ABAQUS进行屈曲和后屈曲计算；
步骤S205：提取指定计算坐标点的坐标数据计算目标构型的结构适应度函数值；
步骤S206：判断收敛性，若为否，则执行步骤203，若是，则执行步骤S207；
步骤S207：输出反向设计的目标构型。
优选地，所述步骤S205中适应度函数值为相对坐标误差值，计算公式为：
δ＝|γ计算-γ设计|/|γ设计|
式中，δ表示相对坐标误差值，γ设计表示预期设计的相对旋转弧度，γ计算表示计算得到的相对旋转弧度。
本发明另外提出一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特殊之处在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述利用屈曲特征值判断不同模态转变的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出了一种新的数据库建立方式和数据库使用方法，并且本发明数据库使用方法采用反向设计的方式，避免了大量的正向设计的重复试错过程，提升了构型设计精度，节约了构型设计的时间和实验成本，可以有效地提高设计效率。
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。本发明地其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的数据库使用方法来实现和获得。
附图说明
图1为本发明周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库的创建方法的流程图；
图2为本发明周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库的使用方法的流程图；
图3为实施例中举例说明的4种周期开孔超弹性体设计示意图
图4为实施例中两种加载组合方式设计示意图；
图5为实施例中受力组合方式设计示意图；
图6为实施例中四种结构的结构变形方式汇总图；
图7为实施例中部分组合下结构节点应变-相对旋转弧度曲线图；
图8为实施例中部分组合下结构韧带应变-相对旋转弧度比值曲线图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
本发明描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员显而易见的，在本申请所描述的实施例包含的范围可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附录中展示了许多可能的数据组合，并在具体实施例中阐述了使用方法，但是所公开的周期开孔超弹性体的其他因素所得到的结果也是可能的。
在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将数据库的创建和使用过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该数据库的创建和使用的方法不依赖于本发明所述的特定顺序的程度上，该数据库的创建和使用方法不应限于在特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其他的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该数据库的建立和使用的权利要求不应被限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序和使用查询的变量可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。
图1提供了一种针对周期开孔超弹性体屈曲大变形的数据库建立的流程示意图，包括：不同的周期开孔超弹性体基底设计，不同的周期开孔超弹性体复杂荷载设计，不同周期开孔超弹性体基底加载组合设计，编写ABAQUS有限元计算及数据后处理文件，基于形函数法确定的指定坐标点的相对位移关系和旋转弧度关系，数据整理及创建数据库。
图2提供了数据库的使用方法流程示意图，包括：确定目标结构构型，确定结构端点间距、相对位移、相对旋转弧度等数据，查询附录确定加载基底、加载方式、加载组合和加载应变等数据，根据确定的数据修改ABAQUS计算文件并调用ABAQUS进行后屈曲计算，提取输出节点坐标数据计算和理论设计结构数据的误差，判断误差大小，得到设计的目标构型。
下面以一个具体应用说明数据库的创建方式。
如图1所示，本发明提出的周期开孔超弹性体在复杂荷载下屈曲和后屈曲响应数据库，所述方法包括以下步骤：
步骤S101：设计不同属性的周期开孔超弹性体基底：
周期开孔超弹性体的设计包括但不限于改变开孔大小、形状、排布方式、宽度、高度、厚度、形心距等方式，本实施例通过改变周期开孔超弹性体的孔的排布方式设计四种周期开孔超弹性体说明利用屈曲特征值判断不同屈曲模态转变的方法。四种周期开孔超弹性体如图3所示，其中(a)，(b)，(c)，(d)根据开孔排布方式分别命名为模型4.4.4.4，3.3.3.3.3.3，3.6.3.6和3.4.6.4。四种结构尺寸及圆心距如下表 1所示：
表1四种结构尺寸及圆心距数据(mm)
宽 高 厚 圆心距
4.4.4.4 80.0 80.0 35.0 10
3.3.3.3.3.3 86.6 75.0 35.0 10.8
3.6.3.6 93.3 97.0 35.0 9.3
3.4.6.4 132.0 137.1 55.0 9.7
步骤S102：对不同属性的周期开孔超弹性体基底进行复杂加载方式的设计：
复杂加载方式的设计包括拉伸、压缩、剪切、弯曲等不同加载方式的相互组合，以及其他更为复杂的加载方式，本实施例通过设计双轴拉伸/压缩组合加载方式和单轴拉压/剪切组合加载方式说明数据库的创建方式。两种复杂加载方式如图4所示。两种加载组合方式都是由两个不同的变量所组成，分别是图4(A)的水平拉伸或压缩加载和竖向拉伸或压缩加载以及图4(B)的竖向拉伸或压缩加载和水平方向剪切加载。
除了上述的两种加载方式的组合外，还可以进行双轴拉压剪切组合的三种变量的加载方式设计，拉压、弯矩、剪切在单轴和双轴作用下的更多变量的设计，如图4(C)所示；以及符合实际使用过程中的多耦合场变量(电磁场，热力场等)的复杂荷载的设计等。
步骤S103：不同加载方式下的受力组合方式的设计：
在本步骤中，通过图4(A)和图4(B)所示的两种加载方式，可以将图中两个变量分别称之为X变量和Y变量，继而和平面坐标系的X 轴和Y轴相结合，从而达到方便调控加载组合比例的目的。图4(A) 中以水平方向的拉伸或压缩加载为X轴，竖向方向的拉伸或压缩加载为Y轴；图4(B)中以拉伸或压缩加载为X轴，剪切加载为Y轴。同时规定以拉伸加载为坐标轴的正轴，压缩加载为负轴，顺势针剪切加载为正轴，逆时针为负轴。
将两种加载组合方式下的各种可能受力或位移组合比例可以用图5所示的坐标轴表示。由于屈曲分析的结果跟实际加载的力和位移量的大小无关，所以可只考察由x＝±1和y＝±1围成的正方形的四条直边 (如图5虚线所示)上的加载组合。图5中实心红点表示本实施例计算的部分加载组合，空心点表示单轴加载，已进行过相关研究，并非本实施例重点介绍内容，O为坐标原点(0,0)。同时任何结构在双轴受拉时都不会存在屈曲现象，所以图5(A)的第一象限不发生屈曲现象，故本实施例不予考虑。图5(B)对应的加载组合的顺时针剪切加载和逆时针剪切加载为完全对称的，所以可只考虑顺时针剪切加载，即只考虑第一象限和第二象限。
同理，可以将图4(C)所示的更多变量的加载组合进行如图5(C) 所示的受力组合设计。
步骤S104：编写ABAQUS有限元计算处理文件对经过复杂加载方式设计的不同属性的周期开孔超弹性体基底进行屈曲计算：
确定ABAQUS计算的各项参数，生成可用于有限元软件ABAQUS 进行屈曲计算和后屈曲计算的input文件。计算得到的各模型的不同变形方式如图6所示。
生成对计算结构数据的提取和后处理文件，数据提取包括：结构在每一帧所对应的应变、节点位移信息等。数据处理包括：对提出数据的处理，得到不同节点间的相互位移关系、旋转弧度关系等信息。
步骤S105：对于任意指定坐标点的位移关系和旋转弧度关系进行计算；
任意指定计算坐标点的信息可以使用形函数法确定。形函数根据网格划分种类进行判断，本实施例以六节点三角形网格(CPE6MH) 进行划分，所以可以确定出六节点三角形网格下的形函数以确定任意坐标点的位移信息。
本实施例将模型4.4.4.4分成四个象限，每个象限分别取五个指定计算点O,A,B,C,D阐述代码计算原理，其他所有实施例都可通过该原理进行计算并得相应的结果。
三角形中任意一点的位置都可以用三个参数Li，Lj，Lm表示，称为面积坐标：
Figure RE-GDA0003318650790000061
Figure RE-GDA0003318650790000062
Figure RE-GDA0003318650790000063
其中Ai，Aj，Am分别为所求坐标点和选取的三角形围成的新的三角形面积。A为选取的三角形面积。任意三点坐标(x1,y1),(x2,y2)和(x3,y3)都可利用下式求得三角形面积。
A＝(x1·y2+x2·y3+x3·y1-x1·y3-x2·y1-x3·y2)/2 (4)
根据形函数性质可直接构造出用面积坐标表示的形函数如下：
Ni＝(2Li-1)Li(i＝1,2,3) (5)
N4＝4L1L2 (6)
N5＝4L2L3 (7)
N6＝4L3L1 (8)
广义坐标带入后变形位移模式可写成标准形式：
Figure RE-GDA0003318650790000071
Figure RE-GDA0003318650790000072
求出计算节点所在三角形单元上六个节点的初始坐标
Figure RE-GDA0003318650790000073
和变形后水平方向的变形位移uMij和竖向变形位移vMij,M＝A,B,C,D。
利用上述式(9)和式(10)计算出目标计算点对应的水平方向的变形位移u和竖向变形位移v并计算出目标计算点
Figure RE-GDA0003318650790000074
变形后的坐标
Figure RE-GDA0003318650790000075
xMi′＝xMi+u (11)
yMi′＝yMi+v (12)
利用式(11)和式(12)的计算结果计算各目标计算点相对于节点Oi的旋转弧度
Figure RE-GDA0003318650790000076
Figure RE-GDA0003318650790000077
Figure RE-GDA0003318650790000078
Figure RE-GDA0003318650790000079
Figure RE-GDA00033186507900000710
对旋转弧度
Figure RE-GDA00033186507900000711
进行区间判定和调整，将旋转弧度范围控制在 [-π,π]，得到调整后旋转角度
Figure RE-GDA00033186507900000712
利用判断语句进行
Figure RE-GDA00033186507900000713
大小的判断：
若
Figure RE-GDA00033186507900000714
则：
Figure RE-GDA00033186507900000715
若
Figure RE-GDA0003318650790000081
则：
Figure RE-GDA0003318650790000082
计算各韧带相对于韧带OA的相对旋转弧度比值χXA,X＝B,C,D。
Figure RE-GDA0003318650790000083
计算模型的名义应变ε，以便绘制和应变相关的曲线。
直接利用Python输出模型顶面节点竖向位移U2,竖向位移除以模型初始高度H得到模型的名义应变ε。
ε＝U2/H (20)
将上述得到的名义应变ε，计算节点位移信息，节点的相对旋转弧度和相对旋转弧度比值等数据输出到EXCEL或Origin等数据处理软件中以便进行后续的数据分析及处理。
步骤106，进行数据整理和数据库的建立。
本步骤中，对所有的数据进行汇总，建立自变量为不同周期开孔超弹性体、不同加载组合方式、不同受力组合方式、不同节点(韧带) 选取方式，因变量为不同节点在结构不同应变下对应的相对旋转弧度和位移差、不同韧带在结构不同应变下对应的相对旋转弧度比值的数据库。通过上述步骤101-106的计算得到的应变-相对旋转弧度曲线、应变-相对旋转弧度比值曲线以及应变相对位移曲线，并通过各曲线关系中的数据得到附录1-8所示的数据库。
其中：附录1-8仅为本实施例为了说明数据量建立方法而展示的部分数据，其他计算结果的数据也是本发明所创建数据库范畴。
在本实施例中，上述的代码可以存储的存储介质包括但不限于： U盘、只读存储器(RIM,Read-Only Memory)、移动硬盘、磁盘或者光碟等各种可以存储程序代码的介质。
下面以一个具体应用说明数据库的使用方式。
本实施例将以“一字型”带状结构和“十字型”交叉结构作为平面结构，利用所创建的数据库形成目标三维结构为例，说明数据库的使用方法。
同时本数据库不仅只适用于该方向的使用，在机器手臂、机器船桨等众多其他行业也具有大量的应用价值。
数据库的使用方法如图2所示，包括以下步骤：
步骤S201：确定目标构型。
本实施例以“一字型”带状结构和“十字型”交叉结构组装成预期的三维结构为例进行阐述。
步骤S202：确定结构端点间距、相对位移、旋转弧度等数据。
本实施例中“一字型”带状结构的条件如表2所示，限定生成的三维结构的节点相对旋转弧度和结构的尺寸大小。旋转方向以节点O 为参考点确定。“十字型”交叉结构的条件如表3所示，限定生成的三维结构的各韧带边的大小关系和各韧带边的旋转方向以及结构的尺寸大小。
步骤S203：查询附录确定基底、加载方式、加载组合、计算节点和加载应变等信息。
其中：附录中对于表2和表3中的条件有较多的选项可以选择，如下表4和表5，仅展示部分满足表2和表3条件的组合。
步骤S204：根据确定的参数修改计算文件并调用ABAQUS进行屈曲和后屈曲计算。
步骤S205：提取指定计算坐标点的坐标数据计算结构的结构适应度函数值。
其中：适应度函数值为相对坐标误差值：
δ＝|γ计算-γ设计|/|γ设计|
式中，δ表示相对坐标误差值，γ设计表示预期设计的相对旋转弧度，γ计算表示计算得到的相对旋转弧度。
步骤S206：判断收敛性，其中：若为否，则执行步骤203，若是，则执行步骤207。
步骤S207：输出反向设计的目标构型。
表2二维“一字型”带状结构向三维结构转变的假设条件
Figure RE-GDA0003318650790000091
表3二维“十字型”交叉结构向三维结构转变的假设条件
Figure RE-GDA0003318650790000092
Figure RE-GDA0003318650790000101
其中：各韧带旋转方向以相对于O点顺时针为正，逆时针为负，且韧带方向以OA,OB,OC,OD等顺序书写。
表4二维“一字型”带状结构的部分选择结果
编号 基底 加载方式 加载组合 坐标节点 应变 旋转弧度值
1 4.4.4.4 双轴拉压/剪切组合 (-1,-0.5) OA1 -0.01393125 -0.03395342
1 4.4.4.4 双轴拉压/剪切组合 (-1,-0.5) OA3 -0.01393125 -0.033914469
1 4.4.4.4 双轴拉压/剪切组合 (-1,-0.5) OC3 -0.01393125 -0.03389597
2 3.6.3.6 双轴拉压/剪切组合 (-0.25,-1) DO1 -0.662927834 0.209195403
其中：DO1表示第一象限以D为参考原点，计算坐标点O相对于D的数据。其他编号意义相同。
表5“十字型”交叉结构的部分选择结果
Figure RE-GDA0003318650790000102
其中：OM表示OA、OB、OC、OD。
本发明中列举的代表性的二维“一字型”带状结构的自适应函数值如表6所示。通过附录选取的结果和设计结果精度较高，最大自适应函数值为0.306％，当选取的数据和设计数值误差超过5％时，则重新进行选择。
表6二维“一字型”带状结构自适应函数值
设计值 实际值 自适应函数值
-0.034 -0.03395342 0.137％
-0.034 -0.033914469 0.252％
-0.034 -0.03389597 0.306％
0.209 0.209195403 0.0935％
本发明实施例采用正向生成数据库的方式，利用代码文件创建大量的数据库信息，以方便使用时查询。采用反向数据库查询方式，避免大量的试错过程，提升构建设计精度，节约构型设计的时间和实验成本，同时原理简单，数据库的可拓展性强，使用方法简单易上手。
在本实施例中，上述的代码可以存储的存储介质包括但不限于： U盘、只读存储器(RIM，Read-Only Memory)、移动硬盘、磁盘或者光碟等各种可以存储程序代码的介质。本领域的研究人员可以理解，上文中所公示的数据库建立方法的全部或部分步骤可以任意改变顺序，数据库的使用方法可以选取附录中的全部或部分数据进行任意使用。
Figure RE-GDA0003318650790000121
Figure RE-GDA0003318650790000131
Figure RE-GDA0003318650790000141
Figure RE-GDA0003318650790000151
Figure RE-GDA0003318650790000161
Figure RE-GDA0003318650790000171
Figure RE-GDA0003318650790000181
Figure RE-GDA0003318650790000191
Figure RE-GDA0003318650790000201
Figure RE-GDA0003318650790000211
Figure RE-GDA0003318650790000221
Figure RE-GDA0003318650790000231
Figure RE-GDA0003318650790000241
Figure RE-GDA0003318650790000251

Claims (10)

1.一种周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库的创建方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤S101：设计不同属性的周期开孔超弹性体基底；
步骤S102：对不同属性的周期开孔超弹性体基底进行复杂加载方式的设计；
步骤S103：不同加载方式下的受力组合方式的设计；
步骤S104：编写ABAQUS有限元计算处理文件对经过不同加载方式下的受力组合方式的周期开孔超弹性体基底进行屈曲计算；
步骤S105：对于任意指定坐标点的位移关系和旋转弧度关系进行计算；
步骤S106：对所有的数据进行汇总、数据整理和数据库的建立。
2.根据权利要求1所述的周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库的创建方法，其特征在于：所述步骤S101中周期开孔超弹性体基底的属性包括开孔大小、形状、排布方式、宽度、高度、厚度、形心距。
3.根据权利要求2所述的周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库的创建方法，其特征在于：所述步骤S102中复杂加载方式的设计包括拉伸、压缩、剪切、弯曲各项不同加载方式以及相互之间的组合。
4.根据权利要求1所述的周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库的创建方法，其特征在于：所述步骤S104中假定ABAQUS计算的各项参数为变量，生成可用于有限元软件ABAQUS进行屈曲计算结构数据的提取和后处理文件；数据提取文件包括：结构在每一帧所对应的应变、节点位移信息；数据处理文件包括：对提出数据的处理，得到不同节点间的相互位移关系、旋转弧度关系信息。
5.根据权利要求1所述的周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库的创建方法，其特征在于：所述步骤S102中复杂加载方式为两种加载方式的组合，包括：双轴拉伸/压缩组合加载方式和单轴拉压/剪切组合加载方式。
6.根据权利要求1所述的周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库的创建方法，其特征在于：所述步骤S102中复杂加载方式为双轴拉压剪切组合的三种变量的加载方式设计，包括拉压、弯矩、剪切在单轴和双轴作用下的设计，还包括符合实际使用过程中的多耦合场变量的复杂荷载的设计。
7.一种周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库的使用方法，其特征在于，包括：
步骤S201：确定预设计的周期开孔超弹性体的目标构型；
步骤S202：确定结构端点间距、相对位移、旋转弧度的属性数据；
步骤S203：确定基底结构、加载方式、加载组合、计算节点和加载应变参数数据；
步骤S204：根据确定的参数修改计算文件并调用ABAQUS进行屈曲和后屈曲计算；
步骤S205：提取指定计算坐标点的坐标数据计算目标构型的结构适应度函数值；
步骤S206：判断收敛性，若为否，则执行步骤203，若是，则执行步骤S207；
步骤S207：输出反向设计的目标构型。
8.根据权利要求7所述的一种周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库的使用方法，其特征在于，所述步骤S205中适应度函数值为相对坐标误差值，计算公式为：
δ＝|γ计算-γ设计|/|γ设计|
其中：δ表示相对坐标误差值，γ设计表示预期设计的相对旋转弧度，γ计算表示计算得到的相对旋转弧度。
9.一种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权利要求1至6中任一项所述的方法。
10.一种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权利要求7或8中任一项所述的方法。
CN202110869513.6A 2021-07-30 2021-07-30 周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库创建及使用方法 Pending CN113761761A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110869513.6A CN113761761A (zh) 2021-07-30 2021-07-30 周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库创建及使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110869513.6A CN113761761A (zh) 2021-07-30 2021-07-30 周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库创建及使用方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113761761A true CN113761761A (zh) 2021-12-07

Family

ID=78788184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110869513.6A Pending CN113761761A (zh) 2021-07-30 2021-07-30 周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库创建及使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113761761A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109855963A (zh) * 2018-12-27 2019-06-07 华东理工大学 一种拉伸剪切组合延性断裂实验系统及实验方法
CN111428402A (zh) * 2020-03-18 2020-07-17 清华大学 力学引导组装条带状三维结构的反向设计方法和设备

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109855963A (zh) * 2018-12-27 2019-06-07 华东理工大学 一种拉伸剪切组合延性断裂实验系统及实验方法
CN111428402A (zh) * 2020-03-18 2020-07-17 清华大学 力学引导组装条带状三维结构的反向设计方法和设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
崔鹏等: "有限元法分析公路路缘石受力影响", 《重庆交通大学学报（自然科学版）》, pages 1 - 3 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108345741B (zh) 基于无网格rkpm各向异性材料二维热变形和热应力分析方法
CN108763658A (zh) 基于等几何方法的组合薄壁结构固有频率设计方法
CN109726437B (zh) 一种舱门气动载荷等效节点力处理方法
Gang et al. Mesh deformation on 3D complex configurations using multistep radial basis functions interpolation
CN109740182A (zh) 一种基于再生核粒子的无网格物理变形仿真方法
CN111125963A (zh) 基于拉格朗日积分点有限元的数值仿真系统及方法
CN111079327B (zh) 一种基于各向异性过滤技术的异形曲面加筋拓扑优化方法
CN113204906A (zh) 一种考虑结构稳定性的多相材料拓扑优化设计方法和系统
CN111079326B (zh) 二维各向异性网格单元度量张量场光滑化方法
Guruswamy et al. A sector finite element for dynamic analysis of thick plates
CN109271655B (zh) 一种基于非对称有限元算法的材料尺度效应分析方法
CN113536457B (zh) 一种基于状态空间形式涡格法的气动力降阶方法
CN113505405B (zh) 等效荷载获取方法、基于等效荷载的拓扑优化方法及系统
CN113761761A (zh) 周期开孔超弹性体复杂荷载变形响应数据库创建及使用方法
CN111241728B (zh) 一种欧拉方程的间断伽辽金有限元数值求解方法
CN113378314A (zh) Tw-ei在机械夹爪手指部件设计中的应用方法
CN113486512B (zh) 一种功能梯度变厚度叶片模型的颤振分析方法
CN113705038B (zh) 一种利用屈曲特征值判断不同模态转变的方法及设备
CN111539138A (zh) 基于阶跃函数的结构动力学峰值时域响应灵敏度求解方法
CN110083946A (zh) 一种基于无约束优化模型的多状态模型修正的方法
CN108197397B (zh) 一种航空发动机紧固结合面动态性能的优化设计方法
CN113688554B (zh) 一种结合间断有限元和浸入边界法的流场计算方法
He et al. Shape optimization of a flexible beam with a local shape feature based on ANCF
CN116306088A (zh) 基于共形参数化的多尺度扫掠曲面结构设计方法及设备
CN117390778A (zh) 一种考虑薄板应变强化效应的塑性安定上限载荷计算方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination