一种高应力区有限元网格模型精度的评判方法
一种高应力区有限元网格模型精度的评判方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有限元模型分析技术，具体涉及一种高应力区有限元网格模型精度的评判方法。
【背景技术】
[0002]有限元网格模型的建立是有限元分析的基础步骤之一，网格模型的好坏直接影响着有限元分析结果的收敛性和分析精度。一般而言，采用较粗的网格模型，分析的收敛性能和效率会得到提高，但同时也可能会造成分析结果，特别是高应力区(应力值较高的区域，一般指单元节点应力绝对值高于整体模型最大绝对值应力50%的区域)分析结果的精度下降，给后续的强度校核或疲劳评估带来不利的影响。
[0003]目前分析人员一般采用经验法对网格模型精度(网格模型划分的粗细程度)进行评判，不具备推广性，因此需要建立一种合适高应力区的网格模型精度评判方法。有限元分析一般先对单元的积分点进行求解，在得到单元积分点的应力后，通过差值外推得到节点的应力。对于有限元模型，每个节点都可能是多个单元的公共节点，那么这些单元对这个节点都有一个外推不同结果。因此，有限元分析得到的应力或应变场在全域是不连续的，为此，在结果处理中，一般会采用一定方式对这些节点结果进行应力平均处理得到连续的应力场(如Abaqus软件采用条件平均法，设定了一个门槛值，当节点的应力差值小于门槛值，节点的结果进行平均处理)。如果网格的精度较低，就会导致节点的应力差值较大，造成单元结果的不连续，可以以此来评判网格模型的精度。
[0004]现有的有限元网格模型精度的评判方法存在下述缺点:1、适用范围窄:由于采用人工的评判方式，因此一般只应用于模型的表面网格或较简单的网格模型；对于模型的内部网格或复杂网格模型，采用人工经验法，对分析人员的要求较高。2、不具备推广性:由于采用人工经验评判方式，评判结果受分析人员的主观影响较大，没有具体的评判标准，不具备推广性。3、评判结果精度较低:对于复杂网格模型，人工经验法较易出现漏判或误判的结果，导致评判的精度较低。4、评判结果不具备可视化:人工经验法只能指出网格模型精度较差的大概区域，不能提供可视化的评判结果，不利用网格模型优化的设计指导。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:针对现有技术的上述问题，提供一种适用范围广、可推广性好、评判精度高、评判结果可视化、适合复杂模型的全局评判、使用方便快捷的高应力区有限元网格模型精度的评判方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
一种高应力区有限元网格模型精度的评判方法，步骤包括:
1)创建目标几何模型的有限元网格模型并进行仿真分析；
2)依次提取所有单元节点的各向未平均状态应力以及平均状态应力；
3)根据网格模型中各单元节点的各向未平均状态应力以及平均状态应力计算网格模型中各单元节点的节点应力最大变化率；
4)根据平均状态应力判断各单元节点是否属于高应力区；
5)针对所有属于高应力区的单元节点，如果该单元节点的节点应力变化率大于预设变化率阈值，则标记该单元节点相邻的所有单元为精度不满足要求的高应力区域；
6)生成带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像。
[0007]优选地，所述步骤3)的详细步骤包括:
3.1)根据式(I)计算网格模型中各单元节点各向的应力变化率；
Δ S=|S1-S2|/|S2(I)
式(I)中，Λ S表示网格模型中某一单元节点的某一向的应力变化率，SI表示该单元节点该向的未平均状态应力，S2表示该单元节点该向的平均状态应力；
3.2)提取网格模型中各向的整体最大绝对值应力，针对网格模型中各单元节点的各向，判断该单元节点该向的平均状态应力的绝对值大于网格模型中该向的整体最大绝对值应力的预设应力比率是否成立，如果成立则判定该单元节点该向的应力变化率为有效的应力变化率，否则判定该单元节点该向的应力变化率为无效的应力变化率；
3.3)针对每一个单元节点，从该单元节点各向的应力变化率中选择一个值最大的有效的应力变化率，作为该单元节点的节点应力最大变化率。
[0008]优选地，所述步骤4)的详细步骤如下:针对每一个单元节点，判断该单元节点任一方向的平均状态应力大于网格模型中该向的整体最大绝对值应力的预设应力比率是否成立，如果成立则判定该单元节点属于高应力区，否则判定该单元节点属于低应力区。
[0009]优选地，所述预设应力比率的预设值为50%。
[0010]优选地，所述步骤5)的详细步骤如下:针对所有属于高应力区的每一个单元节点，如果该单元节点的节点应力最大变化率大于预设变化率阈值，则标记该单元节点相邻的所有单元为用于表示为精度不满足要求的高应力区域的值1，否则标记该单元节点相邻的所有单元为用于表示为精度满足要求的高应力区域的值O。
[0011]优选地，所述步骤5)中的预设变化率阈值的预设值为20%。
[0012]优选地，所述步骤6)中生成带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像时，将标记为I的精度不满足要求的高应力区域进行可视化处理着色为第一颜色，将标记为O的精度满足要求的高应力区域进行可视化处理着色为第二颜色，所述第一颜色和第二颜色不同。
[0013]本发明高应力区有限元网格模型精度的评判方法具有下述优点:本发明依次提取所有单元节点各向的未平均状态应力以及平均状态应力，提取网格模型中各向的整体最大绝对值应力，根据平均状态应力判断各单元节点是否属于高应力区，根据网格模型中各单元节点各向的未平均状态应力以及平均状态应力计算网格模型中各节点的节点应力最大变化率，针对所有属于高应力区的单元节点，如果该单元节点的节点应力变化率大于预设变化率阈值，则标记该单元节点相邻的所有单元为精度不满足要求的高应力区域，生成带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像，其优势在于设定了高应力区网格模型精度的评判标准，并实现了评判结果可视化，使分析人员可以有效地确定高应力区不满足精度要求的网格模型区域，克服了传统的以分析人员的经验为主的网格模型精度评判方法的不足(即主观性较强、没有统一标准并且对复杂模型难以全局评判)，无论采用何种网格类型以及网格模型的复杂程度，本发明的评判方法都能完成网格评判并生成可视化评判结果，给分析人员提供网格划分指导，从而得到准确的仿真分析结果，具有适用范围广、可推广性好、评判精度高、评判结果可视化、适合复杂模型的全局评判、使用方便快捷的优点。
【附图说明】
[0014]图1为本发明实施例方法的基本步骤示意图。
[0015]图2为本发明实施例中目标几何模型的结构及载荷示意图。
[0016]图3为本发明实施例中创建的网格模型示意图。
[0017]图4为本发明实施例中仿真分析得到的各向应力结果。
[0018]图5为本发明实施例中选取的节点及单元实例。
[0019]图6为本发明实施例中选取的节点及单元的应力变化率数据表。
[0020]图7为本发明实施例得到的包含精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，本实施例高应力区有限元网格模型精度的评判方法的步骤包括:
1)创建目标几何模型的有限元网格模型并进行仿真分析；如图2所示，本实施例的目标几何模型为一个承受10MPa拉力的100X 100X Imm的金属平板，其中心位置有一个Φ20πιπι的圆孔。创建有限元网格模型所使用的有限元分析软件为ABAQUS软件，创建得到的网格模型如图3所示，进行仿真分析得到的各向应力结果如图4所示；
2)依次提取所有单元节点的各向未平均状态应力以及平均状态应力；
3)根据网格模型中各单元节点的各向未平均状态应力以及平均状态应力(多个单元公共节点外推应力值的平均值)计算网格模型中各单元节点的节点应力最大变化率；
4)根据平均状态应力判断各单元节点是否属于 高应力区；
5)针对所有属于高应力区的单元节点，如果该单元节点的节点应力变化率大于预设变化率阈值，则标记该单元节点相邻的所有单元为精度不满足要求的高应力区域；
6)生成带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像。
[0022]本实施例中，步骤3 )的详细步骤包括:
3.1)根据式(I)计算网格模型中各单元节点各向的应力变化率(应力平均状态下的节点应力值和非平均状态下节点应力值的变化率)；
Δ S=|S1-S2|/|S2(I)
式(I)中，Λ S表示网格模型中某一单元节点的某一向的应力变化率，SI表示该单元节点该向的未平均状态应力，S2表示该单元节点该向的平均状态应力；
3.2)提取网格模型中各向的整体最大绝对值应力，针对网格模型中各单元节点的各向，判断该单元节点该向的平均状态应力的绝对值大于网格模型中该向的整体最大绝对值应力的预设应力比率是否成立，如果成立则判定该单元节点该向的应力变化率为有效的应力变化率，否则判定该单元节点该向的应力变化率为无效的应力变化率；
3.3)针对每一个单元节点，从该单元节点各向的应力变化率中选择一个值最大的有效的应力变化率，作为该单元节点的节点应力最大变化率。
[0023]参见图5 (图4中的局部)，本实施例中以节点编号为47的节点为例，47号节点相邻的单元包括单元编号为67、196、68、200共四个单元，每一个单元包括Sll、S22、S12三个方向(对应X、y、z三个方向)，其应力变化率数据表如图6所示。参见图6，以47号节点下67号单元的Sll方向为例，该单元该向的未平均状态应力SI的值为142.482，该单元该向的平均状态应力S2的值为185.175，因此计算得到网格模型中该单元该向的应力变化率为
0.2305。类似的，可以计算出67号单元的S22方向的应力变化率为0.1310，67号单元的S12方向的应力变化率为1452，且67号单元的S12方向为无效的应力变化率。因此，最终47号节点的节点应力最大变化率取值为0.2305。
[0024]本实施例中，步骤4)的详细步骤如下:针对每一个单元节点，判断该单元节点任一方向的平均状态应力大于网格模型中该向的整体最大绝对值应力的预设应力比率是否成立，如果成立则判定该单元节点属于高应力区，否则判定该单元节点属于低应力区。本实施例中，47号节点相邻的67、196、68、200号单元均属于高应力区，预设应力比率的预设值为 50%ο
[0025]本实施例中，步骤5)的详细步骤如下:针对所有属于高应力区的每一个单元节点，如果该单元节点的节点应力最大变化率大于预设变化率阈值，则标记该单元节点相邻的所有单元为用于表示为精度不满足要求的高应力区域的值1，否则标记该单元节点相邻的所有单元为用于表示为精度满足要求的高应力区域的值O。本实施例中，47号节点相邻的67、196、68、200号单元均被标记为用于表示为精度不满足要求的高应力区域的值1，步骤5)中的预设变化率阈值的预设值为20%。
[0026]本实施例中，步骤6)中生成带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像时，将标记为I的精度不满足要求的高应力区域进行可视化处理着色为第一颜色，将标记为O的精度满足要求的高应力区域进行可视化处理着色为第二颜色，第一颜色和第二颜色不同。本实施例中具体为红色，第二颜色为蓝色，由于表达形式的限制，最终得到的带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像如图7所示，基于该可视化图像，能够方便地判断网格模型图像中精度不满足要求的高应力区域。
[0027]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种高应力区有限元网格模型精度的评判方法，其特征在于步骤包括: 1)创建目标几何模型的有限元网格模型并进行仿真分析； 2)依次提取所有单元节点的各向未平均状态应力以及平均状态应力； 3)根据网格模型中各单元节点的各向未平均状态应力以及平均状态应力计算网格模型中各单元节点的节点应力最大变化率； 4)根据平均状态应力判断各单元节点是否属于高应力区； 5)针对所有属于高应力区的单元节点，如果该单元节点的节点应力变化率大于预设变化率阈值，则标记该单元节点相邻的所有单元为精度不满足要求的高应力区域； 6)生成带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像。2.根据权利要求1所述的高应力区有限元网格模型精度的评判方法，其特征在于，所述步骤3)的详细步骤包括: 3.1)根据式(I)计算网格模型中各单元节点各向的应力变化率； Δ S=|S1-S2|/|S2(I) 式(I)中，Λ S表示网格模型中某一单元节点的某一向的应力变化率，SI表示该单元节点该向的未平均状态应力，S2表示该单元节点该向的平均状态应力； 3.2)提取网格模型中各向的整体最大绝对值应力，针对网格模型中各单元节点的各向，判断该单元节点该向的平均状态应力的绝对值大于网格模型中该向的整体最大绝对值应力的预设应力比率是否成立，如果成立则判定该单元节点该向的应力变化率为有效的应力变化率，否则判定该单元节点该向的应力变化率为无效的应力变化率； 3.3)针对每一个单元节点，从该单元节点各向的应力变化率中选择一个值最大的有效的应力变化率，作为该单元节点的节点应力最大变化率。3.根据权利要求2所述的高应力区有限元网格模型精度的评判方法，其特征在于，所述步骤4)的详细步骤如下:针对每一个单元节点，判断该单元节点任一方向的平均状态应力大于网格模型中该向的整体最大绝对值应力的预设应力比率是否成立，如果成立则判定该单元节点属于高应力区，否则判定该单元节点属于低应力区。4.根据权利要求3所述的高应力区有限元网格模型精度的评判方法，其特征在于，所述预设应力比率的预设值为50%。5.根据权利要求4所述的高应力区有限元网格模型精度的评判方法，其特征在于，所述步骤5)的详细步骤如下:针对所有属于高应力区的每一个单元节点，如果该单元节点的节点应力最大变化率大于预设变化率阈值，则标记该单元节点相邻的所有单元为用于表示为精度不满足要求的高应力区域的值1，否则标记该单元节点相邻的所有单元为用于表示为精度满足要求的高应力区域的值O。6.根据权利要求5所述的高应力区有限元网格模型精度的评判方法，其特征在于，所述步骤5)中的预设变化率阈值的预设值为20%。7.根据权利要求6所述的高应力区有限元网格模型精度的评判方法，其特征在于，所述步骤6)中生成带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像时，将标记为I的精度不满足要求的高应力区域进行可视化处理着色为第一颜色，将标记为O的精度满足要求的高应力区域进行可视化处理着色为第二颜色，所述第一颜色和第二颜色不同。
【专利摘要】本发明公开了一种高应力区有限元网格模型精度的评判方法，步骤包括：创建目标几何模型的有限元网格模型并仿真分析；提取所有单元节点的各向未平均状态应力以及平均状态应力；计算网格模型中各单元节点的节点应力最大变化率；根据平均状态应力判断各单元节点是否属于高应力区；针对所有属于高应力区的单元节点，如果该单元节点的节点应力变化率大于预设变化率阈值，则标记该单元节点相邻的所有单元为精度不满足要求的高应力区域；生成带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像。本发明具有适用范围广、可推广性好、评判精度高、评判结果可视化、适合复杂模型的全局评判、使用方便快捷的优点。
【IPC分类】G06F17/50, G06T17/20
【公开号】CN104899390
【申请号】CN201510339640
【发明人】周炜, 黄友剑, 林胜, 荣继刚, 葛琪, 夏亮
【申请人】株洲时代新材料科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月18日
【技术领域】
[0001]本发明涉及有限元模型分析技术，具体涉及一种高应力区有限元网格模型精度的评判方法。
【背景技术】
[0002]有限元网格模型的建立是有限元分析的基础步骤之一，网格模型的好坏直接影响着有限元分析结果的收敛性和分析精度。一般而言，采用较粗的网格模型，分析的收敛性能和效率会得到提高，但同时也可能会造成分析结果，特别是高应力区(应力值较高的区域，一般指单元节点应力绝对值高于整体模型最大绝对值应力50%的区域)分析结果的精度下降，给后续的强度校核或疲劳评估带来不利的影响。
[0003]目前分析人员一般采用经验法对网格模型精度(网格模型划分的粗细程度)进行评判，不具备推广性，因此需要建立一种合适高应力区的网格模型精度评判方法。有限元分析一般先对单元的积分点进行求解，在得到单元积分点的应力后，通过差值外推得到节点的应力。对于有限元模型，每个节点都可能是多个单元的公共节点，那么这些单元对这个节点都有一个外推不同结果。因此，有限元分析得到的应力或应变场在全域是不连续的，为此，在结果处理中，一般会采用一定方式对这些节点结果进行应力平均处理得到连续的应力场(如Abaqus软件采用条件平均法，设定了一个门槛值，当节点的应力差值小于门槛值，节点的结果进行平均处理)。如果网格的精度较低，就会导致节点的应力差值较大，造成单元结果的不连续，可以以此来评判网格模型的精度。
[0004]现有的有限元网格模型精度的评判方法存在下述缺点:1、适用范围窄:由于采用人工的评判方式，因此一般只应用于模型的表面网格或较简单的网格模型；对于模型的内部网格或复杂网格模型，采用人工经验法，对分析人员的要求较高。2、不具备推广性:由于采用人工经验评判方式，评判结果受分析人员的主观影响较大，没有具体的评判标准，不具备推广性。3、评判结果精度较低:对于复杂网格模型，人工经验法较易出现漏判或误判的结果，导致评判的精度较低。4、评判结果不具备可视化:人工经验法只能指出网格模型精度较差的大概区域，不能提供可视化的评判结果，不利用网格模型优化的设计指导。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:针对现有技术的上述问题，提供一种适用范围广、可推广性好、评判精度高、评判结果可视化、适合复杂模型的全局评判、使用方便快捷的高应力区有限元网格模型精度的评判方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
一种高应力区有限元网格模型精度的评判方法，步骤包括:
1)创建目标几何模型的有限元网格模型并进行仿真分析；
2)依次提取所有单元节点的各向未平均状态应力以及平均状态应力；
3)根据网格模型中各单元节点的各向未平均状态应力以及平均状态应力计算网格模型中各单元节点的节点应力最大变化率；
4)根据平均状态应力判断各单元节点是否属于高应力区；
5)针对所有属于高应力区的单元节点，如果该单元节点的节点应力变化率大于预设变化率阈值，则标记该单元节点相邻的所有单元为精度不满足要求的高应力区域；
6)生成带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像。
[0007]优选地，所述步骤3)的详细步骤包括:
3.1)根据式(I)计算网格模型中各单元节点各向的应力变化率；
Δ S=|S1-S2|/|S2(I)
式(I)中，Λ S表示网格模型中某一单元节点的某一向的应力变化率，SI表示该单元节点该向的未平均状态应力，S2表示该单元节点该向的平均状态应力；
3.2)提取网格模型中各向的整体最大绝对值应力，针对网格模型中各单元节点的各向，判断该单元节点该向的平均状态应力的绝对值大于网格模型中该向的整体最大绝对值应力的预设应力比率是否成立，如果成立则判定该单元节点该向的应力变化率为有效的应力变化率，否则判定该单元节点该向的应力变化率为无效的应力变化率；
3.3)针对每一个单元节点，从该单元节点各向的应力变化率中选择一个值最大的有效的应力变化率，作为该单元节点的节点应力最大变化率。
[0008]优选地，所述步骤4)的详细步骤如下:针对每一个单元节点，判断该单元节点任一方向的平均状态应力大于网格模型中该向的整体最大绝对值应力的预设应力比率是否成立，如果成立则判定该单元节点属于高应力区，否则判定该单元节点属于低应力区。
[0009]优选地，所述预设应力比率的预设值为50%。
[0010]优选地，所述步骤5)的详细步骤如下:针对所有属于高应力区的每一个单元节点，如果该单元节点的节点应力最大变化率大于预设变化率阈值，则标记该单元节点相邻的所有单元为用于表示为精度不满足要求的高应力区域的值1，否则标记该单元节点相邻的所有单元为用于表示为精度满足要求的高应力区域的值O。
[0011]优选地，所述步骤5)中的预设变化率阈值的预设值为20%。
[0012]优选地，所述步骤6)中生成带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像时，将标记为I的精度不满足要求的高应力区域进行可视化处理着色为第一颜色，将标记为O的精度满足要求的高应力区域进行可视化处理着色为第二颜色，所述第一颜色和第二颜色不同。
[0013]本发明高应力区有限元网格模型精度的评判方法具有下述优点:本发明依次提取所有单元节点各向的未平均状态应力以及平均状态应力，提取网格模型中各向的整体最大绝对值应力，根据平均状态应力判断各单元节点是否属于高应力区，根据网格模型中各单元节点各向的未平均状态应力以及平均状态应力计算网格模型中各节点的节点应力最大变化率，针对所有属于高应力区的单元节点，如果该单元节点的节点应力变化率大于预设变化率阈值，则标记该单元节点相邻的所有单元为精度不满足要求的高应力区域，生成带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像，其优势在于设定了高应力区网格模型精度的评判标准，并实现了评判结果可视化，使分析人员可以有效地确定高应力区不满足精度要求的网格模型区域，克服了传统的以分析人员的经验为主的网格模型精度评判方法的不足(即主观性较强、没有统一标准并且对复杂模型难以全局评判)，无论采用何种网格类型以及网格模型的复杂程度，本发明的评判方法都能完成网格评判并生成可视化评判结果，给分析人员提供网格划分指导，从而得到准确的仿真分析结果，具有适用范围广、可推广性好、评判精度高、评判结果可视化、适合复杂模型的全局评判、使用方便快捷的优点。
【附图说明】
[0014]图1为本发明实施例方法的基本步骤示意图。
[0015]图2为本发明实施例中目标几何模型的结构及载荷示意图。
[0016]图3为本发明实施例中创建的网格模型示意图。
[0017]图4为本发明实施例中仿真分析得到的各向应力结果。
[0018]图5为本发明实施例中选取的节点及单元实例。
[0019]图6为本发明实施例中选取的节点及单元的应力变化率数据表。
[0020]图7为本发明实施例得到的包含精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，本实施例高应力区有限元网格模型精度的评判方法的步骤包括:
1)创建目标几何模型的有限元网格模型并进行仿真分析；如图2所示，本实施例的目标几何模型为一个承受10MPa拉力的100X 100X Imm的金属平板，其中心位置有一个Φ20πιπι的圆孔。创建有限元网格模型所使用的有限元分析软件为ABAQUS软件，创建得到的网格模型如图3所示，进行仿真分析得到的各向应力结果如图4所示；
2)依次提取所有单元节点的各向未平均状态应力以及平均状态应力；
3)根据网格模型中各单元节点的各向未平均状态应力以及平均状态应力(多个单元公共节点外推应力值的平均值)计算网格模型中各单元节点的节点应力最大变化率；
4)根据平均状态应力判断各单元节点是否属于 高应力区；
5)针对所有属于高应力区的单元节点，如果该单元节点的节点应力变化率大于预设变化率阈值，则标记该单元节点相邻的所有单元为精度不满足要求的高应力区域；
6)生成带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像。
[0022]本实施例中，步骤3 )的详细步骤包括:
3.1)根据式(I)计算网格模型中各单元节点各向的应力变化率(应力平均状态下的节点应力值和非平均状态下节点应力值的变化率)；
Δ S=|S1-S2|/|S2(I)
式(I)中，Λ S表示网格模型中某一单元节点的某一向的应力变化率，SI表示该单元节点该向的未平均状态应力，S2表示该单元节点该向的平均状态应力；
3.2)提取网格模型中各向的整体最大绝对值应力，针对网格模型中各单元节点的各向，判断该单元节点该向的平均状态应力的绝对值大于网格模型中该向的整体最大绝对值应力的预设应力比率是否成立，如果成立则判定该单元节点该向的应力变化率为有效的应力变化率，否则判定该单元节点该向的应力变化率为无效的应力变化率；
3.3)针对每一个单元节点，从该单元节点各向的应力变化率中选择一个值最大的有效的应力变化率，作为该单元节点的节点应力最大变化率。
[0023]参见图5 (图4中的局部)，本实施例中以节点编号为47的节点为例，47号节点相邻的单元包括单元编号为67、196、68、200共四个单元，每一个单元包括Sll、S22、S12三个方向(对应X、y、z三个方向)，其应力变化率数据表如图6所示。参见图6，以47号节点下67号单元的Sll方向为例，该单元该向的未平均状态应力SI的值为142.482，该单元该向的平均状态应力S2的值为185.175，因此计算得到网格模型中该单元该向的应力变化率为
0.2305。类似的，可以计算出67号单元的S22方向的应力变化率为0.1310，67号单元的S12方向的应力变化率为1452，且67号单元的S12方向为无效的应力变化率。因此，最终47号节点的节点应力最大变化率取值为0.2305。
[0024]本实施例中，步骤4)的详细步骤如下:针对每一个单元节点，判断该单元节点任一方向的平均状态应力大于网格模型中该向的整体最大绝对值应力的预设应力比率是否成立，如果成立则判定该单元节点属于高应力区，否则判定该单元节点属于低应力区。本实施例中，47号节点相邻的67、196、68、200号单元均属于高应力区，预设应力比率的预设值为 50%ο
[0025]本实施例中，步骤5)的详细步骤如下:针对所有属于高应力区的每一个单元节点，如果该单元节点的节点应力最大变化率大于预设变化率阈值，则标记该单元节点相邻的所有单元为用于表示为精度不满足要求的高应力区域的值1，否则标记该单元节点相邻的所有单元为用于表示为精度满足要求的高应力区域的值O。本实施例中，47号节点相邻的67、196、68、200号单元均被标记为用于表示为精度不满足要求的高应力区域的值1，步骤5)中的预设变化率阈值的预设值为20%。
[0026]本实施例中，步骤6)中生成带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像时，将标记为I的精度不满足要求的高应力区域进行可视化处理着色为第一颜色，将标记为O的精度满足要求的高应力区域进行可视化处理着色为第二颜色，第一颜色和第二颜色不同。本实施例中具体为红色，第二颜色为蓝色，由于表达形式的限制，最终得到的带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像如图7所示，基于该可视化图像，能够方便地判断网格模型图像中精度不满足要求的高应力区域。
[0027]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种高应力区有限元网格模型精度的评判方法，其特征在于步骤包括: 1)创建目标几何模型的有限元网格模型并进行仿真分析； 2)依次提取所有单元节点的各向未平均状态应力以及平均状态应力； 3)根据网格模型中各单元节点的各向未平均状态应力以及平均状态应力计算网格模型中各单元节点的节点应力最大变化率； 4)根据平均状态应力判断各单元节点是否属于高应力区； 5)针对所有属于高应力区的单元节点，如果该单元节点的节点应力变化率大于预设变化率阈值，则标记该单元节点相邻的所有单元为精度不满足要求的高应力区域； 6)生成带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像。2.根据权利要求1所述的高应力区有限元网格模型精度的评判方法，其特征在于，所述步骤3)的详细步骤包括: 3.1)根据式(I)计算网格模型中各单元节点各向的应力变化率； Δ S=|S1-S2|/|S2(I) 式(I)中，Λ S表示网格模型中某一单元节点的某一向的应力变化率，SI表示该单元节点该向的未平均状态应力，S2表示该单元节点该向的平均状态应力； 3.2)提取网格模型中各向的整体最大绝对值应力，针对网格模型中各单元节点的各向，判断该单元节点该向的平均状态应力的绝对值大于网格模型中该向的整体最大绝对值应力的预设应力比率是否成立，如果成立则判定该单元节点该向的应力变化率为有效的应力变化率，否则判定该单元节点该向的应力变化率为无效的应力变化率； 3.3)针对每一个单元节点，从该单元节点各向的应力变化率中选择一个值最大的有效的应力变化率，作为该单元节点的节点应力最大变化率。3.根据权利要求2所述的高应力区有限元网格模型精度的评判方法，其特征在于，所述步骤4)的详细步骤如下:针对每一个单元节点，判断该单元节点任一方向的平均状态应力大于网格模型中该向的整体最大绝对值应力的预设应力比率是否成立，如果成立则判定该单元节点属于高应力区，否则判定该单元节点属于低应力区。4.根据权利要求3所述的高应力区有限元网格模型精度的评判方法，其特征在于，所述预设应力比率的预设值为50%。5.根据权利要求4所述的高应力区有限元网格模型精度的评判方法，其特征在于，所述步骤5)的详细步骤如下:针对所有属于高应力区的每一个单元节点，如果该单元节点的节点应力最大变化率大于预设变化率阈值，则标记该单元节点相邻的所有单元为用于表示为精度不满足要求的高应力区域的值1，否则标记该单元节点相邻的所有单元为用于表示为精度满足要求的高应力区域的值O。6.根据权利要求5所述的高应力区有限元网格模型精度的评判方法，其特征在于，所述步骤5)中的预设变化率阈值的预设值为20%。7.根据权利要求6所述的高应力区有限元网格模型精度的评判方法，其特征在于，所述步骤6)中生成带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像时，将标记为I的精度不满足要求的高应力区域进行可视化处理着色为第一颜色，将标记为O的精度满足要求的高应力区域进行可视化处理着色为第二颜色，所述第一颜色和第二颜色不同。
【专利摘要】本发明公开了一种高应力区有限元网格模型精度的评判方法，步骤包括：创建目标几何模型的有限元网格模型并仿真分析；提取所有单元节点的各向未平均状态应力以及平均状态应力；计算网格模型中各单元节点的节点应力最大变化率；根据平均状态应力判断各单元节点是否属于高应力区；针对所有属于高应力区的单元节点，如果该单元节点的节点应力变化率大于预设变化率阈值，则标记该单元节点相邻的所有单元为精度不满足要求的高应力区域；生成带有精度不满足要求的高应力区域的网格模型图像。本发明具有适用范围广、可推广性好、评判精度高、评判结果可视化、适合复杂模型的全局评判、使用方便快捷的优点。
【IPC分类】G06F17/50, G06T17/20
【公开号】CN104899390
【申请号】CN201510339640
【发明人】周炜, 黄友剑, 林胜, 荣继刚, 葛琪, 夏亮
【申请人】株洲时代新材料科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月18日
最新回复(0)