[发明专利]一种制动盘标准法向模态自动识别方法

权利要求书

1.一种制动盘标准法向模态自动识别方法，其特征在于：该方法首先判断制动盘边缘网格节点，从pch结果文件中读取边缘网格节点的位移值；接着，通过统计边缘网格节点在X、Y、Z轴方向的绝对位移量，初步区分是法向模态还是非法向模态；然后，通过分析边缘网格节点在法向上的位移分布形态，确认是否为标准模态并计算模态阶数；最后，以模态缩略图进行直观展示；

具体包括如下步骤：

步骤1：对制动盘三维模型进行位置调整，保证制动盘的法向与Y轴方向平行，并且指向凸台；在文本文件中，写入密度massDesity、杨氏模量youngsModulus、泊松比poissonsRatio、模态个数number、网格尺寸meshValue及网格类型meshType，程序自动导入三维模型并读取文本文件参数值，NX NASTRAN自动完成网格划分；

步骤2：从制动盘有限元模型上获取所有网格节点及节点在X、Y、Z轴上的坐标点，网格节点集合表示为：

式中，n₁表示网格节点总个数；node_i表示第i个网格节点；id_i表示第i个节点在模型中的唯一标识号；分别表示第i个节点在X轴、Y轴、Z轴上的坐标点；

遍历计算网格节点node_i∈Node与制动盘中心点cp的距离，计算公式如下：

式中，x_cp、z_cp分别表示制动盘中心点cp在X轴、Z轴上的坐标点；

判断距离distance_i与制动盘半径r，如果distance_i＝r，则表示该网格节点为边缘网格节点，边缘网格节点集合表示为:

式中，n₂表示边缘网格节点总个数；

遍历边缘网格节点node_edge_i∈Node_edge，获取边缘网格在Y轴上最大坐标值y_max；判断与y_max，如果则保留该网格节点，否则移除；最终计算获得某一盘面的边缘网格节点集合，其表示为：

式中，n₃表示某盘面的边缘网格节点总个数；

步骤3：对网格节点按照角度值大小进行排序；计算边缘网格节点node_edgeface_i∈Node_edgeface的角度θ_i，如果边缘网格节点的Z轴坐标值则角度计算公式如下：

如果边缘网格节点的Z轴坐标值则角度计算公式如下：

边缘网格节点按照角度值θ_i由小到大进行排列，形成沿圆周分布的边缘网格节点集合，其表示为:

步骤4：根据文本文件的参数值，NX NASTRAN自动完成模态的计算，并输出pch结果文件，其中pch文件中包含每个模态中所有网格节点在X、Y、Z轴上的位移值；

步骤5：依据pch文件和边缘网格节点集合Node_Order，从pch文件中读取边缘网格节点在每个模态中的X、Y、Z轴上的位移值，则所有模态的边缘网格节点表示为：

FNode＝{FNode₁,…,FNode_k,…,FNode_number}

fnode_ki(id_i,x_ki，y_ki，z_ki)

式中，FNode_k表示第k个模态的边缘网格节点；fnode_ki表示第k个模态中的第i个节点；id_i表示第i个节点的唯一标识号，在不同的模态中其序号值不变；x_ki、y_ki、z_ki分别表示第k个模态中第i个节点在X、Y、Z轴上的位移值；

步骤6：统计FNode_k在X、Y、Z轴上的绝对位移量，计算法向位移量在总位移量中的比率值来初步判断第k个模态是否为法向模态，其计算公式如下：

式中，Δx_k、Δy_k、Δz_k分别表示第k个模态在X、Y、Z轴绝对位移统计值；α_k表示第k个模态中法向统计位移在总位移中的比率值，取值为[0,1]；

当α_k值大于阈值时，将该模态初步判断是法向模态；

步骤7：当该模态是法向模态时，则进一步判断是否为标准法向模态；获取第k个模态中边缘网格节点角度与Y轴位移分区情况，统计Y轴位移值沿角度正负改变量确定第k个模态的阶数；其中第k个模态的阶数要大于或者等于前标准法向模态的阶数，则认为第k个模态为标准法向模态，否则第k个模态为非标准模态；

步骤8：计算完所有法向标准模态后，对于相同阶数模态取频率最大值；从NX NASTRAN自动导出对应的标准法向模态缩略图，并以模态序号、阶数及频率对图片进行命名，使设计人员查看缩略图就可直观获得阶数及频率数据。