CN116050227B

CN116050227B - 一种有限元结构力图显示方法

Info

Publication number: CN116050227B
Application number: CN202310315703.2A
Authority: CN
Inventors: 刘鹏; 张攀; 洪清泉
Original assignee: Shanghai Fiberbook Composite Material Technology Co ltd; Shanghai Boke Industrial Co ltd
Current assignee: Shanghai Fiberbook Composite Material Technology Co ltd; Shanghai Boke Industrial Co ltd
Priority date: 2023-03-29
Filing date: 2023-03-29
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2043-03-29
Also published as: CN116050227A

Abstract

本发明涉及计算机仿真技术领域，且公开了一种有限元结构力图显示方法，包括以下步骤：S1：导入模型；S2：定义单元类型以及载荷类型；S3：选择文件，设置工况号；S4：定义缩放系数；S5：选择结构力图显示单元；S6：计算单元力，并显示；S7：删除结构力单元；S8：退出结构力图显示单元，所有步骤做完之后，退出结构力图显示工具。通过直接在有限元模型上以单元的形式显示出来的方法，该方法只依托于模型求解时输出的文本文件，相较于在HyperView中打开结果文件进行查看，其效率更高，且更加方便用户操作，通过基于HyperWorks进行二次开发，从而可以提供一种高效、快速的有限元结构力图显示方法工具，从而提高仿真效率，缩短研发周期。

Description

一种有限元结构力图显示方法

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，具体为一种有限元结构力图显示方法。

背景技术

提取结构力图在有限元仿真分析中是一种很快速评估结构强度以及受载情况的方法，但是传统的结构力图一般都是在后处理软件中进行，没法直接显示在前处理结构上。

因此需要一种快速获取结构单元力并直接在有限元模型上以单元的形式显示出来的方法，依托于模型求解时输出的文本文件，相较于在HyperView中打开结果文件进行查看，其效率更高，且更加方便用户操作。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种有限元结构力图显示方法。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种有限元结构力图显示方法，包括以下步骤：

一种有限元结构力图显示方法，包括以下步骤：

S1：选择有限元模型文件、导入有限元模型并显示；

通过单元的ID号到结果文件中查找对应的单元力信息，导入有限元模型并且完成求解并生成单元力信息文件。

由于本结构力图显示方法是针对一维单元（Bar\Rod）显示其单元力的，需要通过单元的ID号到结果文件中查找对应的单元力信息，因此需要在一开始就导入有限元模型，并且模型需要完成求解并生成单元力信息文件。

S2：定义单元类型以及载荷类型；

包括步骤：

4.1、定义单元类型：

4.2、ROD单元以及BAR单元的结构力显示：

其中ROD单元定义载荷类型包括轴力和转矩；

其中BAR单元定义定义载荷类型包括轴力、弯矩、转矩和剪力，提取弯矩还包括设置端点、设置截面，提取剪力包括设置截面

S3：选择文件，设置工况号；

包括步骤选择单元力计算结果文件→提取文件中单元力信息→提取文件中工况信息→将工况ID号显示在界面。

S4：定义缩放系数；

定义载荷缩放系数，如果载荷较小，显示效果不佳，可输入适当的载荷缩放系数，让结构力图显示合理。

S5：选择结构力图显示单元；

在定义完单元类型、载荷类型缩放系数等参数后，选择结构中对应的首尾相接的单元（rod\bar），然后保存到内存。

S6：计算单元力信息，并创建结构力图显示在模型中；

当所有前期操作都准备好之后，即可计算单元力信息，并创建结构力图显示在模型中。

S7：删除结构力单元；

为了不影响原始结构模型，在结构力图查看完成后，截图保存，然后删除结构力单元。

S8：退出结构力图显示单元。

所有步骤做完之后，退出结构力图显示工具。

优选地：所述S2中，本方法支持ROD单元以及BAR单元的结构力显示，用户设置提取单元力的单元类型、单元力类型信息，对于ROD单元支持提取其轴力与扭矩，对于BAR单元可以提取其轴力、扭矩、弯矩以及剪力。

优选地，所述S3中，用户通过选择导入模型配套的计算载荷文件，程序自动提取文件中的工况信息、rod\bar单元的载荷信息（载荷类型见第二点），并将工况ID显示在界面上，将单元载荷信息储存到内存中。

优选地，所述S4中，包括输入载荷缩放系数。

优选地：所述S6包括判断所选的载荷类型及单元类型→读取选择的单元ID号信息→根据单元ID号查找结果文件中每一工况下的单元力→将读取的单元力乘以系数，得到显示力大小→根据所选单元创建坐标系→将所选单元沿着坐标系排序→将每一单元的节点沿着柱坐标系R方向偏移计算距离→完成所有工况的力图显示→完成所有单元的力图显示。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种有限元结构力图显示方法，具备以下有益效果：

1、该一种有限元结构力图显示方法，通过直接在有限元模型上以单元的形式显示出来的方法，该方法只依托于模型求解时输出的文本文件，相较于在HyperView中打开结果文件进行查看，其效率更高，且更加方便用户操作。

2、该一种有限元结构力图显示方法，通过基于HyperWorks进行二次开发，从而可以提供一种高效、快速的有限元结构力图显示方法工具，从而提高仿真效率，缩短研发周期。

3、本方法基于HyperWorks进行定制开发，将有限元计算的内力结果进行筛选、排序等工程处理，然后将各项结果在有限元模型上以直观的方式显示出来，相较于其它方法，结果展示更直观，其效率更高，便于工程技术人员开展研究工作，缩短产品研发周期。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明步骤图；

图2为本发明导入有限元模型步骤图；

图3为本发明定义单元类型以及载荷类型步骤图；

图4为本发明选择文件，设置工况号步骤图；

图5为本发明计算单元力并显示的步骤图；

图6为本发明ROD信息提取客户端操作界面示意图；

图7为本发明BAR信息提取客户端操作界面示意图；

图8为本发明实施例力图显示中的弯矩显示图；

图9为本发明实施例力图显示中的轴力显示图；

图10为单元力信息文件格式示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供了一种有限元结构力图显示方法，包括以下步骤：

S1：选择有限元模型文件、导入有限元模型并显示；

如图2所示，通过单元的ID号到结果文件中查找对应的单元力信息，导入有限元模型并且完成求解并生成单元力信息文件。

S2：定义单元类型以及载荷类型；

如图3所示，包括步骤：

4.1、定义单元类型：

4.2、ROD单元以及BAR单元的结构力显示：

其中ROD单元定义载荷类型包括轴力和转矩；

其中BAR单元定义定义载荷类型包括轴力、弯矩、转矩和剪力，提取弯矩还包括设置端点、设置截面，提取剪力包括设置截面。

本实施例方法支持ROD单元以及BAR单元的结构力显示，用户设置提取单元力的单元类型、单元力类型信息，对于ROD单元支持提取其轴力与扭矩，对于BAR单元可以提取其轴力、扭矩、弯矩以及剪力。

S3：选择文件，设置工况号；

如图4所示，包括步骤选择单元力计算结果文件→提取文件中单元力信息→提取文件中工况信息→将工况ID号显示在界面。

本实施例中，用户通过选择导入模型配套的计算载荷文件，程序自动提取文件中的工况信息、rod\bar单元的载荷信息（载荷类型见S2），并将工况ID显示在界面上，将单元载荷信息储存到内存中。

S4：定义缩放系数；

S5：选择结构力图显示单元；

S6：计算单元力信息，并创建结构力图显示在模型中；

如图5所示，S6包括判断所选的载荷类型及单元类型→读取选择的单元ID号信息→根据单元ID号查找结果文件中每一工况下的单元力→将读取的单元力乘以系数，得到显示力大小→根据所选单元创建坐标系→将所选单元沿着坐标系排序→将每一单元的节点沿着柱坐标系R方向偏移计算距离→完成所有工况的力图显示→完成所有单元的力图显示。

S7：删除结构力单元；

S8：退出结构力图显示单元。

所有步骤做完之后，退出结构力图显示工具。

本实施例中提到的名词解释如下：

1. Rod单元：有限元中的一种杆单元；

2. Bar单元：有限元中的一种梁单元；

3. OptiStruct、Nastran：两种商业求解器。

以具体实施例对本方法做进一步详细说明：

紧固件参考点信息需要遵循如下原则：

1) 在模型计算求解时，需要将单元力信息输出至punch文件；

2) 支持的求解器为OptiStruct、Nastran；

3) 单元力信息文件格式如下：

其中，紧固件参考点信息需要遵循如下原则：

①：在模型计算求解时，需要将单元力信息输出至punch文件；

②：支持的求解器为OptiStruct、Nastran；其中，OptiStruct、Nastran为两种商业求解器；

③：单元力信息文件格式如图10所示：

本实施例方法的实现依托如下工具操作界面，如图6和图7所示，

包含如下步骤：

a) 设置单元类型；

b) 设置载荷类型；

c) 定义单元端点或截面（如有需要）；

d) 选择单元力计算结果文件；

e) 设置校核工况；

f) 定义缩放系数；

g) 选择单元计算单元力图；

h) 在单元位置处创建结构力单元，完成查看截图操作；

i) 删除结构力单元，退出结构力显示工具。

力图显示如图8和图9所示，能将各项结果在有限元模型上以直观的方式显示出来，结果展示更直观，效率高。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims

1.一种有限元结构力图显示方法，包括以下步骤：

S1：选择有限元模型文件、导入有限元模型并显示；

其特征在于，还包括：

S2：定义单元类型以及载荷类型；

所述S2中，支持ROD单元以及BAR单元的结构力显示，用户设置提取单元力的单元类型、单元力类型信息，对于ROD单元支持提取其轴力与扭矩，对于BAR单元可以提取其轴力、扭矩、弯矩以及剪力，

所述S2中，包括步骤：

4.1、定义单元类型：

4.2、ROD单元以及BAR单元的结构力显示：

其中ROD单元定义载荷类型包括轴力和转矩；

其中BAR单元定义载荷类型包括轴力、弯矩、转矩和剪力，提取弯矩还包括设置端点、设置截面，提取剪力包括设置截面，

S3：选择文件，设置工况号；

S4：定义缩放系数；

S5：选择结构力图显示单元；

S6：计算单元力信息，并创建结构力图显示在模型中；

所述S6包括判断所选的载荷类型及单元类型、读取选择的单元ID号信息、根据单元ID号查找结果文件中每一工况下的单元力、将读取的单元力乘以系数，得到显示力大小、根据所选单元创建坐标系、将所选单元沿着坐标系排序、将每一单元的节点沿着柱坐标系R方向偏移计算距离、完成所有工况的力图显示、完成所有单元的力图显示，

S7：删除结构力单元；

S8：退出结构力图显示单元。

2.根据权利要求1所述的一种有限元结构力图显示方法，其特征在于：所述S1中，通过单元的ID号到结果文件中查找对应的单元力信息，导入有限元模型并且完成求解并生成单元力信息文件。

3.根据权利要求1所述的一种有限元结构力图显示方法，其特征在于：所述S3中，通过选择导入模型配套的计算载荷文件，程序自动提取文件中的工况信息、rod\bar单元的载荷信息，并将工况ID显示在界面上，将单元载荷信息储存到内存中。

4.根据权利要求3所述的一种有限元结构力图显示方法，其特征在于：所述S3中，包括步骤选择单元力计算结果文件、提取文件中单元力信息、提取文件中工况信息、将工况ID号显示在界面。

5.根据权利要求1所述的一种有限元结构力图显示方法，其特征在于：所述S4中，包括输入载荷缩放系数。

6.根据权利要求1所述的一种有限元结构力图显示方法，其特征在于：所述S5中，在定义完单元类型、载荷类型缩放系数参数后，选择结构中对应的首尾相接的单元，然后保存到内存。