[发明专利]一种开源有限元求解及优化分析方法

说明书

本发明公开了一种开源有限元求解及优化分析方法，包括以下步骤：将所需优化实体简化和抽象并生成简化后实体的第一代码；建立开源有限元总体环境，给定边界条件，实现第一代码的建模并生成通用的INP文本文件；通过对文本文件分区检测，提取其中的参数，将INP文本文件转换成可变参数的标准生成求解器输入文件；对节点应力和位移进行计算，并将结果写入结果文件；将结果文件中参数和预期优化参数进行比较，判断是否满足优化条件，如满足，则写出并显示结果文件；如不满足，则更改INP文本文件参数进行循环迭代，直到满足优化条件为止。本发明具有如下优点：降低了企业对传统商用CAE及FEA软件的依赖，节约了产品设计及优化成本。

技术领域

本发明属于机械设计领域，一种开源有限元求解及优化分析方法。

背景技术

有限元法是机械系统结构分析中应用最广泛的数值分析法,在国防和经济建设领域的大规模科学计算中占据重要的地位。随着商业有限元软件的不断发展,功能逐渐趋于完善，有限元计算为复杂数值分析提供了有力的支持,提高了计算速度和工作效率，促进了有限元在大型结构工程中的应用。

现代有限元分析，问题规模往往非常大，其结构又非常复杂，而传统计算机受到CPU计算速度和存储空间的限制，在传统计算机上使用有限元软件解决大型工程问题往往可能导致其计算时间非常漫长甚至无法完成计算分析。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种开源有限元求解及优化分析方法，解决了生产设计过程中对传统商业软件的依赖，实现了高效的产品定制化优化。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种开源有限元求解及优化分析方法，包括以下步骤：S1：将所需优化实体简化和抽象并生成简化后实体的第一代码；S2：建立开源有限元总体环境，给定边界条件，通过调用开源有限元CAE，实现所述第一代码的建模并生成通用的INP文本文件；S3：通过对文本文件分区检测，提取其中的参数，按求解器要求规整所述INP文本文件，将所述INP文本文件转换成可变参数的标准生成求解器输入文件；S4：对节点应力和位移进行计算，并将结果写入结果文件，同时对应力和位移云图进行显示；S5：将所述结果文件中参数和预期优化参数进行比较，判断是否满足优化条件，如满足，则写出并显示结果文件；如不满足，则更改INP文本文件参数进行循环迭代，直到满足所述优化条件为止。

进一步地，所述第一代码为Python代码。

进一步地，在步骤S4中，调用开源求解代码求解器对节点应力和位移进行计算。

进一步地，在步骤S4中，通过调用开源绘图代码对应力和位移云图进行显示。

根据本发明实施例的开源有限元求解及优化分析方法与现有技术相比具有以下优点：

(1)通过Python语言建立的参数化模型，通用性强，适用于多种前处理软件，便于储存和后期编译处理。变换摩擦副尺度进行研究，有助于加深对精确边界条件的认识，能更清楚地明确边界条件变换时的摩擦机理。

(2)开源有限元分析系统的开发，在一定程度上降低了企业对传统商用CAE及FEA软件的依赖，节约了产品设计及优化成本。

(3)开源有限元优化设计平台在专业化功能实现、参数优化设计、系统平台移植及并行处理计算效率方面，相比传统商业软件具有更大的优势。

(4)开源求解分析方法可以为产品量身打造高效、专业的优化平台，将有限元计算及优化设计推向新的高度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：