[发明专利]基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)的有限元分析的单元细分方法和系统有效
申请号: | 201210514668.9 | 申请日: | 2012-12-05 |
公开(公告)号: | CN103246755A | 公开(公告)日: | 2013-08-14 |
发明(设计)人: | 尼古拉斯·阿奎利特 | 申请(专利权)人: | 利弗莫尔软件技术公司 |
主分类号: | G06F17/50 | 分类号: | G06F17/50 |
代理公司: | 深圳新创友知识产权代理有限公司 44223 | 代理人: | 江耀纯 |
地址: | 美国加*** | 国省代码: | 美国;US |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 任意 拉格朗日 ale 有限元分析 单元 细分 方法 系统 | ||
技术领域
本发明通常涉及一种在计算机辅助工程分析中的单元细分技术,更具体地,涉及一种基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)的有限元分析的单元细分方法和系统。
背景技术
基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)的有限元公式使用未固定在空间中(例如,基于欧拉的有限元公式)或未附接至物质(例如,基于拉格朗日的有限元公式)的计算系统。基于ALE的有限元模拟能够消去传统的基于拉格朗日和基于欧拉的有限元模拟具有的许多缺陷。ALE技术能够应用到许多工程问题中,例如,流体机构相互作用、多物理场与多物质的联结(运动边界和界面)、金属成型/切割、铸造等。
当在工程模拟中使用ALE技术时,在定义域中的计算网络能够任意移动以优化单元的形状,而在定义域的边界和界面上的网络能够沿着物质移动以精确地追踪多物质系统的边界和界面。
在使用基于ALE的有限元分析(FEA)的时间推进模拟中,模拟反应在每个时间步长的两个解阶段或周期中(拉格朗日和平流)获得。首先,在拉格朗日阶段中计算物质通量形式的FEA网络模型的反应。FEA网络的节点相应地移动。接着,在平流阶段中,通过使得计算的物质通量(即,体积测量的变形部)从施主中移动出,进入到一个或多个受体,该计算的物质通量被映射回原始的未变形网络。
为了获得更好的模拟反应,FEA网络需要在关注的位置处被细分。与细分ALE单元有关的一个问题涉及到计算结果的映射,这在现有技术的方法中是难以解决的。因此,令人满意的是具有用于在使用基于ALE的FEA的时间-推进模拟中细分ALE单元的改善的方法和系统。
发明内容
公开了一种用于在使用基于ALE的FEA的时间-推进模拟中的FEA模型的细分ALE单元的系统和方法。根据本发明的一个示意性实施方式,代表物理区域(例如,如包围物体的空气或水的流体,具有在其中的若干物质的固体)、具有多个ALE单元的FEA模型被限定并使用于模拟物理定义域的物理现象的时间-推进模拟中。该模拟反应用于帮助使用者做出关于产品的某个设计是否适合的设计决定。例如,来自穿行在空气中的爆炸震源的冲击波、在空气和飞机之间的流体结构相互作用、在波和船舶之间的流体结构相互作用。
ALE单元的组通过检测由用户限定的触发条件而被细分。在细分程序中,每个六面体的或八节点的实体母体ALE单元被划分为八个六面体子单元。可在多层次中执行细分。每个ALE单元包含至少一种物质。当ALE单元包含多于一种物质时,紧接细分操作,代表各种物质的体积分数在每个子单元中被计算。触发条件包括但不限定于为:静态细分、动态细分等。动态细分能够周期性地被执行和/或基于例如超过阈值的压力变化的检测、实体边界的出现等的其他条件而被执行。
时间-推进模拟中,在每个平流阶段处,每个施主将计算的物质通量映射至一个或更多的受体。当施主将计算的物质通量映射到若干受体时,每个受体计算来自施主的物质通量中的它自己的部分。当施主包括多于一种物质时,每个受体必须考虑这种情形。
附图说明
通过下文中的说明,结合权利要求以及附图,将更好地理解本发明的这些和其他的特征、方面和优点,附图中:
图1A为示出根据本发明的实施方式的细分使用于在物理定义域的物理现象的时间-推进模拟的有限元分析(FEA)模型的任意拉格朗日-欧拉(ALE)单元的示意性过程的流程图;
图1B为示出图1A的示意性过程的细分ALE单元的更详细操作的流程图;
图1C为示出在图1A的示意性过程的每个时间步长处的平流阶段的更详细操作的流程图;
图2A-2D为以图形的方式示出根据本发明的一个实施方式的多种示意性六面体ALE单元细分格式的二维图解;
图3A为示出根据本发明的一个实施方式的被细分为八个子单元的示意性六面体ALE单元的图解;
图3B为示出根据本发明的实施方式的包含多于一种物质的示意性的母体单元和子单元的二维图解;
图4为示出根据本发明的在细分的单元和未细分的单元之间的示意性关系的图解;
图5A-5C为示出了根据本发明的一个实施方式的在拉格朗日阶段中计算的物质通量的示意性平流阶段映射的示意图;
图6A-6C为示出了根据本发明的实施方式的在先被细分的子单元的示意性的再结合的示意图;
图7为示出示意性的计算机的主要组件的原理图,本发明的一个实施方式被实施于其中。
具体实施方式
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