CN116050027B - 叶轮叶片结构静态分析方法、存储介质和电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种叶轮叶片结构静态分析方法、计算机程序产品和电子设备，涉及计算机技术领域。该叶轮叶片结构静态分析方法包括：从静态分析输入文件中读取叶轮网格模型数据；利用叶轮网格模型数据构建刚度矩阵，并对刚度矩阵进行计算，以得到刚度矩阵的计算结果；结合刚度矩阵的计算结果生成静态分析输出文件。本公开可以降低叶片结构分析成本并提高处理效率。

Description

叶轮叶片结构静态分析方法、存储介质和电子设备

技术领域

本公开涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种叶轮叶片结构静态分析方法、计算机可读存储介质和电子设备。

背景技术

旋转机械被广泛地应用于航空、电力、机械、化工等领域中，叶轮作为旋转机械的核心部件，长期在高转速和重载荷情况下工作。叶轮的性能直接决定整机的性能和工作效率。因此，对叶轮进行计算机建模、分析和设计非常有必要。

叶轮叶片结构的静态分析是叶轮分析的重要组成部分之一。目前，叶轮叶片结构的静态分析主要依靠研发人员，由研发人员全程参与，人工成本大且效率低。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种叶轮叶片结构静态分析方法、计算机可读存储介质和电子设备，进而至少在一定程度上解决叶轮叶片结构静态分析人工成本大且效率低的问题。

根据本公开的第一方面，提供了一种叶轮叶片结构静态分析方法，包括：从静态分析输入文件中读取叶轮网格模型数据；利用叶轮网格模型数据构建刚度矩阵，并对刚度矩阵进行计算，以得到刚度矩阵的计算结果；结合刚度矩阵的计算结果生成静态分析输出文件。

根据本公开的第二方面，提供了一种叶轮叶片结构静态分析装置，包括：数据读取模块，用于从静态分析输入文件中读取叶轮网格模型数据；矩阵计算模块，用于利用叶轮网格模型数据构建刚度矩阵，并对刚度矩阵进行计算，以得到刚度矩阵的计算结果；文件生成模块，用于结合刚度矩阵的计算结果生成静态分析输出文件。

根据本公开的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的叶轮叶片结构静态分析方法。

根据本公开的第四方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，计算机程序或指令被处理器执行时实现上述的叶轮叶片结构静态分析方法。

根据本公开的第五方面，提供了一种电子设备，包括处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被处理器执行时，使得处理器实现上述的叶轮叶片结构静态分析方法。

在本公开的一些实施例所提供的技术方案中，通过从静态分析输入文件中读取叶轮网格模型数据，利用叶轮网格模型数据构建刚度矩阵，并对刚度矩阵进行计算，并结合刚度矩阵的计算结果生成静态分析输出文件。一方面，本公开提供了一种计算机自主实现叶片结构静态分析的方案，相比于研发人员人为进行分析，本公开方案降低了人工成本，提高了处理效率；另一方面，本公开方案在应用上配置灵活，不仅可以单独实施以分析叶片结构，还可以被配置成软件模块，集成于对叶轮分析的软件中，以便用户直接调用。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本公开实施例的叶轮叶片结构静态分析方案的应用场景示意图。

图2示意性示出了本公开示例性实施方式的叶轮叶片结构静态分析方法的流程图。

图3示意性示出了本公开实施例的确定载荷矩阵的过程的流程图。

图4示意性示出了本公开实施例的叶轮叶片结构静态分析方案的整个处理过程的流程图。

图5示意性示出了本公开示例性实施方式的叶轮叶片结构静态分析装置的方框图。

图6示意性示出了本公开另一示例性实施方式的叶轮叶片结构静态分析装置的方框图。

图7示出了根据本公开示例性实施方式的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的步骤。例如，有的步骤还可以分解，而有的步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

在本公开的示例性实施方式中，可以将叶轮叶片结构离散为规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过离散体进行分析，得出满足工程进度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决一些实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。本公开方案可以将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形状简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体。通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量（如应力、位移、压力、温度等）问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。此时得到的基本方程是一个代数方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组。求解后得到近似的数值解，其近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。

可以看出，相比于人工的分析求解，通过本公开的计算机辅助分析的方式，可以节省大量的时间，提高了分析效率。

本公开的示例性实施方式所说的静态分析是求解叶片结构在静态载荷作用下结构的位移场和应力场的分布情况。本公开实施方式对方案所针对的叶轮的类型不做限制，例如可以是轴流式叶轮或其他类型的叶轮。

本公开实施方式的叶轮叶片结构静态分析方案可以由电子设备实现，也就是说，下面的叶轮叶片结构静态分析方法的各个步骤可以由电子设备执行，下面所说的叶轮叶片结构静态分析装置可以布置在电子设备中。

本公开对电子设备的类型不做限制，包括但不限于个人计算机、服务器、智能手机等。

此外，应当理解的是，本公开实施方式的叶轮叶片结构静态分析方案可以配置成软件模块。在一些实施场景中，本公开的叶轮叶片结构静态分析方案可以单独部署，以实现叶轮叶片结构的静态求解。在另一些实施场景中，本公开的叶轮叶片结构静态分析方案可以部署在其他软件内，作为该软件的一个功能模块，如部署在叶轮分析软件中。本公开对此不做限制。

图1示出了本公开实施例的叶轮叶片结构静态分析方案的应用场景示意图。参考图1，静态分析输入文件可以作为本公开实施例的叶轮叶片结构静态分析过程的输入，经历叶轮叶片结构静态分析处理后，可以得到静态分析输出文件。另外，还可以对静态分析输出文件进行渲染，生成三维云图，并将三维云图呈现给用户。

需要说明的是，在本公开一些实施例中，执行叶轮叶片结构静态分析过程的电子设备与执行渲染呈现的电子设备可以是同一个电子设备，也就是说，该电子设备可以配备有显示单元，以便将三维云图呈现给用户，该电子设备可以例如为个人计算机、智能手机、平板电脑等。

在本公开另一些实施例中，执行叶轮叶片结构静态分析过程的电子设备与呈现三维云图的电子设备可以是不同的电子设备。如执行叶轮叶片结构静态分析过程的电子设备可以是服务器，而呈现三维云图的电子设备可以是显示器。

图2示意性示出了本公开示例性实施方式的叶轮叶片结构静态分析方法的流程图。参考图2，该叶轮叶片结构静态分析方法可以包括以下步骤：

S22. 从静态分析输入文件中读取叶轮网格模型数据。

根据本公开的一些实施例，静态分析输入文件可以是DAT文件，该文件所包含的数据内容可以预先配置出，具体的，文件中包含的数据可以由用户预先配置出，也可以是基于前置算法的输出得到的数据内容，本公开对此不做限制。

电子设备可以响应用户针对静态分析输入文件的打开操作，从静态分析数据文件中读取叶轮网格模型数据。其中，叶轮网格模型数据包含用于对叶轮叶片结构进行静态求解所需的数据。例如，对于分析软件而言，打开操作可以是用户在软件界面上进行的文件加载操作。

具体的，叶轮网格模型数据可以包括但不限于：节点数据（如X、Y、Z、R、Theta坐标等）、约束数据（如约束节点号、约束自由度、约束值等）、重力数据、材料属性（如杨氏模量、泊松比、热膨胀系数、密度等）、环境温度、单元数据（如单元编号、单元索引、单元类型、单元的节点数据）、面载荷数量以及每个载荷面上的节点和X、Y、Z分量等。

在获取叶轮网格模型数据之后，一方面，电子设备可以对叶轮网格模型数据进行清洗，以剔除明显偏离实际的数据；另一方面，电子设备可以对叶轮网格模型数据进行修正，以更正明显的数据错误，具体的，电子设备可以根据历史分析记录对数据进行修正，本公开对此不做限制。

S24. 利用叶轮网格模型数据构建刚度矩阵，并对刚度矩阵进行计算，以得到刚度矩阵的计算结果。

在本公开的示例性实施方式中，本公开所说的刚度矩阵也可被称为单元刚度矩阵，可以利用步骤S22中静态分析输入文件中所包含的数据构建刚度矩阵。

具体的，电子设备可以从叶轮网格模型数据中获取刚度矩阵构建数据，并利用刚度矩阵构建数据构建该刚度矩阵。其中，刚度矩阵构建数据可以包括叶片模型数据、单元数据、节点数据、材料数据、单元节点坐标和温度、自由度数中的一种或多种。

在对刚度矩阵进行计算的过程中，电子设备可以对刚度矩阵施加边界条件，并对施加了边界条件的刚度矩阵进行计算。其中，边界条件可以包括与自由度相关的边界条件和与载荷相关的边界条件。

与自由度相关的边界条件可以包括与节点自由度相关的边界条件。本公开实施例中的节点自由度进行重新排序后的节点自由度。

首先，电子设备可以分配自由度内存。

接下来，电子设备可以判断节点直径是否等于-1，在节点直径等于-1时，无需移动任何自由度。在节点直径不等于-1时，电子设备可以利用置换向量对节点自由度进行重新排序，使节点自由度按照该置换向量向前或先后移动。其中，置换向量预先配置出，本公开对此不做限制。

与载荷相关的边界条件可以由载荷矩阵确定出。

针对载荷矩阵，首先，电子设备可以根据叶轮网格模型数据确定热载荷向量、重力载荷向量和离心载荷向量。其中，重力载荷向量和离心载荷向量可以由叶轮体积和质量确定出。

对于热载荷向量，电子设备可以根据叶轮网格模型数据确定叶轮是否存在温度分布。在叶轮存在温度分布的情况下，电子设备可以确定节点温度相对于温度阈值的温度变化量，根据温度变化量和热膨胀系数计算每个自由度的热应变数据，并将热应变数据作为热载荷数据添加至热载荷向量。在叶轮不存在温度分布的情况下，将此过程采用的热载荷向量配置为初始向量。

接下来，电子设备可以利用热载荷向量、重力载荷向量和离心载荷向量构建载荷矩阵。

下面参考图3对本公开实施例的确定载荷矩阵的过程进行说明。

在步骤S302中，电子设备可以计算叶轮的体积和质量。

在步骤S304中，电子设备可以计算每个节点的叶轮离心力和重力。

在步骤S306中，电子设备可以将叶轮离心力和重力分别添加至离心载荷向量和重力载荷向量中。

在步骤S308中，电子设备可以判断叶轮是否有温度分布。在叶轮有温度分布的情况下，执行步骤S310；在叶轮没有温度分布的情况下，执行步骤S316。

在步骤S310中，电子设备可以计算节点温度相对于温度阈值的温度变化量。

在步骤S312中，电子设备可以根据温度变化量和热膨胀系数计算每个自由度的热应变数据。

在步骤S314中，电子设备可以将热应变数据作为热载荷数据添加至热载荷向量。

在步骤S316中，可以根据热载荷向量、离心载荷向量和重力载荷向量确定载荷矩阵。

在对施加边界条件后的刚度矩阵进行计算后，得到刚度矩阵的计算结果。

S26. 结合刚度矩阵的计算结果生成静态分析输出文件。

根据本公开的一些实施例，静态分析输出文件包括与应力相关的数据，其可以结合应力矩阵而确定出。

首先，电子设备可以确定叶轮网格模型数据中包含的单元数据。接下来，电子设备可以对单元数据进行高斯点积分循环处理，以计算每个高斯点对应的应力值，并利用该计算出的应力值构建应力矩阵。

另外，静态分析输出文件还可以包括与反作用力相关的数据。在这种情况下，电子设备还可以计算反作用力，将反作用力复制到其他循环对称段，并在模型数据结构中存储节点反作用力。

本公开实施例生成并输出的静态分析输出文件包含以下数据中的一种或多种：1、文件头、版本号、求解类型、输出路径、时间、方程个数、节点个数、单元个数、质量、体积等；2、反作用力，包括节点、自由度、力等；3、节点的X、Y、Z、R、Theta方向位移；4、全部单元主应力，包括应力不变量及分量；5、直角坐标系下的节点应力，包括等效应力，XY、YZ、ZX剪应力和X、Y、Z方向应力等；6、直角坐标系下的节点最大最小应力，包括等效应力，XY、YZ、ZX剪应力和X、Y、Z方向应力等；7、柱坐标系下的节点应力，包括径向、环向、RT、TZ、RZ方向应力等；8、柱坐标系下的节点最大最小柱坐标应力，包括径向、环向、RT、TZ、RZ方向应力等。

此外，电子设备还可以对静态分析输出文件进行渲染，以呈现三维云图。具体的，电子设备可以利用vtk（visualization toolkit，可视化工具包）将静态分析输出文件渲染成三维云图，并呈现给用户。

下面参考图4本公开实施例的叶轮叶片结构静态分析方案的整个处理过程进行说明。

在步骤S402中，电子设备进行求解器初始化并进行相关设置。

具体的，电子设备可以打开静态分析输入文件，从静态分析输入文件中读取叶轮网格模型数据。可以理解的是，如果读取失败，则程序停止运行，叶轮叶片结构静态分析过程结束。

电子设备还可以设置求解器的分析类型和材料，并根据静态分析输入文件的文件名和路径创建静态分析输出文件的文件名和输出路径。

叶轮网格模型数据可以包括但不限于：节点数据（如X、Y、Z、R、Theta坐标等）、约束数据（如约束节点号、约束自由度、约束值等）、重力数据、材料属性（如杨氏模量、泊松比、热膨胀系数、密度等）、环境温度、单元数据（如单元编号、单元索引、单元类型、单元的节点数据）、面载荷数量以及每个载荷面上的节点和X、Y、Z分量等。

在步骤S404中，电子设备构建求解矩阵并进行矩阵初始化。

在步骤S406中，电子设备计算单元温度属性。

具体的，电子设备可以判断材料属性的温度是否可变，如果不可变，则执行步骤S408。如果可变，则对材料属性参数（如杨氏模量、泊松比、热膨胀系数、密度等）插值创建三阶样条函数，并用节点温度插值的值填充单元温度属性，即将节点值转换为单元值。

在步骤S408中，电子设备对循环对称面添加耦合约束。

具体的，电子设备可以将循环对称面分为主面和从面，通过同一个节点来标识模型主面节点和从面节点，并对该节点增加R、Theta、Z方向的耦合约束。

在步骤S410中，电子设备对节点自由度重新排序。

首先，电子设备可以分配自由度内存。

接下来，电子设备可以确定节点直径是否等于-1。如果节点直径等于-1，则不移动任何自由度，执行步骤S412。如果节点直径不等于-1，则可以进行向前或先后排序，保持自由度额递增顺序。具体的，向前或向后排序时，需要设置置换向量，使约束自由度和从节点自由度案号置换向量向前或向后移动。

在步骤S412中，电子设备进行主从约束节点对初始化。

在步骤S414中，电子设备为刚度矩阵分配内存空间。

具体的，电子设备可以计算矩阵自由度总数，计算矩阵非零元素个数，将矩阵初始化为0矩阵。并且电子设备可以根据矩阵自由度总数为刚度矩阵分配内存空间。

在步骤S416中，电子设备创建刚度矩阵。

具体的，电子设备可以选择单元模块并获取单元模块特定的数据，该数据可以包括但不限于：叶片模型数据、单元数据、节点数据、材料数据、单元节点坐标和温度、自由度等。

随后，电子设备可以根据这些数据构建刚度矩阵，具体为三维等参单元刚度矩阵。

另外，对于所有的单元，电子设备可以利用高斯点积分循环来计算刚度矩阵。

在步骤S418中，电子设备创建载荷矩阵。

一方面，电子设备可以计算叶轮的体积和质量，计算每个节点的叶轮离心力和重力，并将重力和离心力分别添加到重力载荷向量和离心载荷向量中。

另一方面，电子设备可以判断叶轮是否有温度分布。如果有温度分布，则计算节点温度相对于温度阈值的温度变化量，根据温度变化量和热膨胀系数计算每个自由度的热应变数据，并将热应变数据作为热载荷数据添加到热载荷向量中。另外，如果没有温度分布，则执行步骤S420。

随后，电子设备可以将热载荷向量、重力载荷向量和离心载荷向量合并为载荷矩阵。

在步骤S420中，电子设备施加边界条件，并对施加过边界条件的刚度矩阵进行分析求解。

其中，边界条件包括但不限于旋转接点坐标系、耦合自由度、施加载荷、施加位移自由度等。

在步骤S422中，电子设备计算反作用力，并将反作用力复制到其他循环对称段，并在模型数据结构中存储节点反作用力。

在步骤S424中，电子设备计算应力及其坐标。

具体的，电子设备可以构建应力矩阵，选择必要的单元数据进行高斯点积分循环，并计算每个高斯点处的应力值，以写入到应力矩阵中。

另外，对于单元的重复节点，可以将应力平均值作为该节点应力值。

在步骤S426中，电子设备生成并输出静态分析输出文件。

具体的输出文件的过程可以包括：1、输出文件头、版本号、求解类型、输出路径、时间、方程个数、节点个数、单元个数、质量、体积等；2、输出反作用力，包括节点、自由度、力等；3、输出节点的X、Y、Z、R、Theta方向位移；4、输出全部单元主应力，包括应力不变量及分量；5、输出直角坐标系下的节点应力，包括等效应力，XY、YZ、ZX剪应力和X、Y、Z方向应力等；6、输出直角坐标系下的节点最大最小应力，包括等效应力，XY、YZ、ZX剪应力和X、Y、Z方向应力等；7、输出柱坐标系下的节点应力，包括径向、环向、RT、TZ、RZ方向应力等；8、输出柱坐标系下的节点最大最小柱坐标应力，包括径向、环向、RT、TZ、RZ方向应力等。

另外，电子设备还可以采用vtk对输出文件进行后处理渲染成三维云图，以呈现给用户。

本公开实施方式的上述处理过程提供了一种快速、直观、可交互的针对叶轮叶片结构的静态求解方法，运算精度高、速度快，可以用计算机程序代替研发人员完成复杂的分析运算，具有极高的应用价值。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

进一步的，本示例实施方式中还提供了一种叶轮叶片结构静态分析装置。

图5示意性示出了本公开的示例性实施方式的叶轮叶片结构静态分析装置的方框图。参考图5，根据本公开的示例性实施方式的叶轮叶片结构静态分析装置5可以包括数据读取模块51、矩阵计算模块53和文件生成模块55。

具体的，数据读取模块51可以用于从静态分析输入文件中读取叶轮网格模型数据；矩阵计算模块53可以用于利用叶轮网格模型数据构建刚度矩阵，并对刚度矩阵进行计算，以得到刚度矩阵的计算结果；文件生成模块55可以用于结合刚度矩阵的计算结果生成静态分析输出文件。

根据本公开的示例性实施例，矩阵计算模块53可以被配置为执行：从所述叶轮网格模型数据中获取刚度矩阵构建数据；其中，所述刚度矩阵构建数据包括叶片模型数据、单元数据、节点数据、材料数据、单元节点坐标和温度、自由度数；利用所述刚度矩阵构建数据构建所述刚度矩阵。

根据本公开的示例性实施例，矩阵计算模块53还可以被配置为执行：对所述刚度矩阵施加边界条件；其中，所述边界条件包括与自由度相关的边界条件和与载荷相关的边界条件；对施加了所述边界条件的刚度矩阵进行计算。

根据本公开的示例性实施例，矩阵计算模块53还可以被配置为执行：根据所述叶轮网格模型数据确定热载荷向量、重力载荷向量和离心载荷向量；利用所述热载荷向量、所述重力载荷向量和所述离心载荷向量构建载荷矩阵；根据所述载荷矩阵确定所述与载荷相关的边界条件。

根据本公开的示例性实施例，矩阵计算模块53确定热载荷向量的过程可以被配置为执行：根据所述叶轮网格模型数据确定叶轮是否存在温度分布；在所述叶轮存在温度分布的情况下，确定节点温度相对于温度阈值的温度变化量；根据所述温度变化量和热膨胀系数计算每个自由度的热应变数据；将所述热应变数据作为热载荷数据添加至所述热载荷向量。

根据本公开的示例性实施例，矩阵计算模块53还可以被配置为执行：在基于所述叶轮网格模型数据确定出节点直径不等于-1的情况下，利用置换向量对节点自由度进行重新排序；根据重新排序后的节点自由度确定与自由度相关的边界条件。

根据本公开的示例性实施例，所述静态分析输出文件包括与应力相关的数据。在这种情况下，文件生成模块55还可以被配置为执行：确定所述叶轮网格模型数据中包含的单元数据；对所述单元数据进行高斯点积分循环处理，以计算每个高斯点对应的应力值；利用所述应力值构建应力矩阵。

根据本公开的示例性实施例，参考图6，叶轮叶片结构静态分析装置5还可以包括渲染模块61。

具体的，渲染模块61可以被配置为执行：对所述静态分析输出文件进行渲染，以呈现三维云图。

由于本公开实施方式的叶轮叶片结构静态分析装置的各个功能模块与上述方法实施方式中相同，因此在此不再赘述。

图7示出了适于用来实现本公开示例性实施方式的电子设备的计算机系统的结构示意图。

需要说明的是，图7示出的电子设备的计算机系统700仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图7所示，计算机系统700包括中央处理单元（CPU）701，其可以根据存储在只读存储器（ROM）702中的程序或者从存储部分708加载到随机访问存储器（RAM）703中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 703中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU701、ROM 702以及RAM 703通过总线704彼此相连。输入/输出（I/O）接口705也连接至总线704。

以下部件连接至I/O接口705：包括键盘、鼠标等的输入部分706；包括诸如阴极射线管（CRT）、液晶显示器（LCD）等以及扬声器等的输出部分707；包括硬盘等的存储部分708；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分709。通信部分709经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器710也根据需要连接至I/O接口705。可拆卸介质711，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器710上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分708。

特别地，根据本公开的实施例，下文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分709从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质711被安装。在该计算机程序被中央处理单元（CPU）701执行时，执行本申请的系统中限定的各种功能。

本公开还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现本公开实施方式的叶轮叶片结构静态分析方法。

本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。

计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读存储介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现如本公开实施例中所述的方法。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等）执行根据本公开实施方式的方法。

此外，上述附图仅是根据本公开示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本公开的其他实施例。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限。

Claims (7)

1.一种叶轮叶片结构静态分析方法，其特征在于，包括：

从静态分析输入文件中读取叶轮网格模型数据；

利用所述叶轮网格模型数据构建刚度矩阵，对所述刚度矩阵施加边界条件，并对施加了所述边界条件的刚度矩阵进行计算，以得到所述刚度矩阵的计算结果；

结合所述刚度矩阵的计算结果生成静态分析输出文件；

其中，所述边界条件包括与自由度相关的边界条件和与载荷相关的边界条件，确定与载荷相关的边界条件的过程包括：

根据所述叶轮网格模型数据确定热载荷向量、重力载荷向量和离心载荷向量；

利用所述热载荷向量、所述重力载荷向量和所述离心载荷向量构建载荷矩阵；

根据所述载荷矩阵确定所述与载荷相关的边界条件；

其中，根据所述叶轮网格模型数据确定热载荷向量包括：

根据所述叶轮网格模型数据确定叶轮是否存在温度分布；

在所述叶轮存在温度分布的情况下，确定节点温度相对于温度阈值的温度变化量；

根据所述温度变化量和热膨胀系数计算每个自由度的热应变数据；

将所述热应变数据作为热载荷数据添加至所述热载荷向量。

2.根据权利要求1所述的叶轮叶片结构静态分析方法，其特征在于，利用所述叶轮网格模型数据构建刚度矩阵包括：

从所述叶轮网格模型数据中获取刚度矩阵构建数据；其中，所述刚度矩阵构建数据包括叶片模型数据、单元数据、节点数据、材料数据、单元节点坐标和温度、自由度数；

利用所述刚度矩阵构建数据构建所述刚度矩阵。

3.根据权利要求1所述的叶轮叶片结构静态分析方法，其特征在于，所述叶轮叶片结构静态分析方法还包括：

在基于所述叶轮网格模型数据确定出节点直径不等于-1的情况下，利用置换向量对节点自由度进行重新排序；

根据重新排序后的节点自由度确定与自由度相关的边界条件。

4.根据权利要求1所述的叶轮叶片结构静态分析方法，其特征在于，所述静态分析输出文件包括与应力相关的数据；其中，所述叶轮叶片结构静态分析方法还包括：

确定所述叶轮网格模型数据中包含的单元数据；

对所述单元数据进行高斯点积分循环处理，以计算每个高斯点对应的应力值；

利用所述应力值构建应力矩阵。

5.根据权利要求1所述的叶轮叶片结构静态分析方法，其特征在于，所述叶轮叶片结构静态分析方法还包括：

对所述静态分析输出文件进行渲染，以呈现三维云图。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的叶轮叶片结构静态分析方法。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，使得所述处理器实现如权利要求1至5中任一项所述的叶轮叶片结构静态分析方法。

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