[发明专利]一种有限元温度场结果的映射方法

说明书

技术领域

本发明涉及有限元温度场分析结果在不同模型之间的映射，特别适用于由IDEAS模型的温度场结果映射到PATRAN模型的温度场。 

背景技术

卫星在轨热变形计算一般要经过两个步骤： 

1)在轨温度场计算 

2)以温度场作为载荷计算结构热变形 

目前的商业软件中已有多个产品可以实现上述功能： 

1)I-DEAS、UGNX和FEMAP 

I-DEAS、UGNX和FEMAP均为SIEMENS公司的产品，I-DEAS和UGNX以TMG模块计算卫星在轨温度场，然后用结构分析模块计算相应温度场下的结构变形。 

2)PATRAN 

PATRAN是MSC公司的产品，以SINDA/G模块计算卫星在轨温度场，然后用NASTRAN计算相应温度场下的结构变形。 

如果热分析模型和结构分析模型是同一模型的话，上述两个系列的产品都能够非常容易的计算卫星的在轨热变形。但是，如果热分析模型和结构分析模型不同，则需要一个温度场的映射过程(即maping过程)，I-DEAS、UGNX和PATRAN都具有温度场的映射功能，但前提是两个模型是同一环境下建模。当两个模型由不同软件建模时，I-DEAS软件的温度场计算结果尚没有方便直接的方法可以实现到PATRAN模型的温度场映射。 

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，实现温度场在不同有限元模型之间的映射。具体而言，本发明实现了从IDEAS模型计算的温度场到PATRAN模型温度场的映射，为温度场在不同模型之间进行映射提供了一种新方法。 

本发明的技术解决方案是：一种有限元温度场结果的映射方法，步骤如下： 

(1)利用IDEAS软件求解待分析对象映射源模型的温度场，获得包含模型信息的INPF文件和包含节点温度信息的tmgtempn.unv文件；所述的模型信息包括单元信息和节点坐标； 

(2)从INPF文件中提取模型信息，从tmgtempn.unv文件中提取节点的温度信息，利用提取的信息生成bdf格式形式的NASTRAN模型； 

(3)将上述生成的NASTRAN模型导入PATRAN软件中； 

(4)在PATRAN软件中，将导入的NASTRAN模型的温度场映射到PATRAN软件的目标模型上，实现从IDEAS模型计算的温度场到PATRAN模型温度场的映射。 

所述步骤(2)的具体实现步骤如下： 

(2.1)从INPF文件中提取节点坐标：搜索INPF文件，当第一次搜索到连续的只有第一列为-1的两行时，则依次提取每行的数据，直至出现第一列只有-1的行结束；提取每行的第一个数据填充在NASTRAN模型节点信息的节点编号位置，每行的后三个数据依次作为该节点编号下的X、Y、Z坐标填充在NASTRAN模型节点信息的相应位置； 

(2.2)从INPF文件中提取单元信息：搜索INPF文件，搜索到SURFACE关键字时，将该关键字前第一个数据填充到NASTRAN模型单元信息的单元编 号位置，将该关键字后第三个数据填充到NASTRAN模型单元信息的属性编号位置，该关键字对应行中第三个数据之后的数据作为该单元的节点编号填充到NASTRAN模型单元信息的相应节点编号位置； 

(2.3)根据INPF文件，生成单元特性信息和单元类型信息，单元特性的数量和INPF文件中的数量一致，单元特性中引用的材料特性可任意定义为NASTRAN认可的各向同性材料；单元的类型根据SURFACE关键字后的节点数目确定，具体而言就是，2个节点对应CROD单元，三个节点对应CTRIA3，四个节点对应CQUAD4单元。 

(2.4)从tmgtempn.unv文件中提取节点编号及该编号对应的温度值，将其转换为NASTRAN的温度载荷信息；完成bdf格式的NASTRAN模型的建立。 

当IDEAS中的映射源模型与PATRAN中的目标模型单位制不同时，在步骤(2.1)前需要进行坐标变换和比例缩放，以实现单位转换和空间平移。 

本发明与现有技术相比有益效果为： 

1)利用本发明，可以在脱离IDEAS软件环境的条件下，实现对IDEAS温度场结果的处理。 

2)可以对不同软件环境下的模型进行温度场映射。 

3)对导入的不同单元特性赋予不同的NASTRAN单元特性，保证了模型在导入PATRAN后可以通过对不同单元特性分组的方法生成不同的组，这有利于对导入模型的进一步处理。