[发明专利]一种基于局部特征的结构应力处理方法

说明书

本发明属于结构计算分析技术领域，具体涉及一种基于局部特征的结构应力处理方法，其针对存在应力误差的几何结构局部区域，根据仿真计算目标和误差传播规律，确定目标处理局部区域、针对性处理措施原则以及局部区域应力处理方法，满足分析目的需求并保障误差可控，进而开发应力自动处理系统，识别处理目标误差，从误差后处理层面建立一套针对局部区域的应力误差修正解决方案，其能够更加准确地处理应力结果、引导产品研发设计方向。

技术领域

本发明属于结构计算分析技术领域，具体涉及一种基于局部特征的结构应力处理方法。

背景技术

有限元方法作为结构计算分析常用的分析方法，广泛应用到机械、土木、航天等领域的结构部件强度校核中。但实际应用中存在的网格质量差、单元应力奇异等现象极大的降低了普通用户使用的准确度，与实际真实结果有较大差距，因而需要利用理论和经验的方法对既有计算结果进行修正。

现有技术在结构应力计算方面，主要有以下不足：

(1)网格质量：由于几何体的复杂细节和建模误差，引起网格质量缺陷，此种情况计算得到的应力场会在较差的单元处产生剧烈的应力突变；

(2)关注目标：出于减少时间和人力投入成本的目的，非关注区域细节处理不足，导致在此区域应力误差偏大，且非关注区域应力有时占据显著应力位置；

(3)数值计算奇异：面对局部应力非收敛状态，无法得到逐渐稳定的应力结果；

(4)后处理问题：计算结果后处理无法准确判断结构体应力。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种能更准确的处理应力结果、引导产品研发设计方向的基于局部特征的结构应力处理方法。

本发明是这样实现的，本发明的一种基于局部特征的结构应力处理方法，包括以下步骤：

第一步，仿真分析目标：确定本次仿真分析的目标，针对关注区域，设定分析目标范围；

第二步，几何区域识别：确定出几何体特征和尺寸变化会引起应力集中的位置；具体涉及到以下方面的判断：

(一)几何特征：对于具有前处理几何模型的，提取几何特征采集表面参数；对于仅有后处理网格结构的，在既有计算结果上提取网格并形成表面参数；

(二)计算识别：确定计算类型和根据关注程度进行结构分级。

a.依据采集的数据，判断分析类型：

如果几何是由线或者梁单元组成，则不适合本方法；

如果几何是由平面或平面单元组成，简化为平面问题，后续用二维方法处理；

如果几何是由空间体或空间实体/面单元组成，作为三维问题后续用三维方法处理；

b.结构分级：

仿真分析的目的决定关注区域的范围，根据此目的将结构划分为三个级别：

Ⅰ类区为重点关注位置；

Ⅱ类区为介于I类区和Ⅲ类区之间的位置；

Ⅲ类区为不关注区域；

具体示例参考图1，根据结构分析目的，图中已划分三个级别。

(三)应力集中区域判断：在既有几何或网格基础上，通过以下指标判断应力集中区域：

a.法向：二维检查线法向，三维检查体延伸方向的面法向；

b.尺寸:二维问题中，判断横截面长度变化；三维问题中，判断横截面面积变化；

c.应力集中区域：其基本判断原则如下：