[发明专利]一种基于ABAQUS有限元与边界元的耦合方法

权利要求书

1.一种基于ABAQUS有限元与边界元的耦合方法，其特征在于，所述基于ABAQUS有限元与边界元的耦合方法包括以下步骤：

S1、将输入文件提交给ABAQUS，ABAQUS根据输入文件的内容调用ABAQUS/Explicit分析计算包进行有限元分析计算并生成相应的结果文件Job-1.odb；

S2、调用ABAQUS命令运行odbHistoryOutput.py把结果文件中的位移和坐标数据写入到TXT文本；

S3、MATLAB时域边界元读取TXT文本里的数据生成边界坐标矩阵和节点位移向量；

S4、调用SolveStrategye进行时域边界元分析计算；

S5、MATLAB时域边界元根据时域边界元分析计算将边界的面力转换成节点力；

S6、在MATLAB时域边界元中利用平衡原理f＝-Mp生成节点力矩阵并写入TXT文件；

S7、调用ABAQUS命令运行Inpmodify.py，利用TXT文件对上一个时间步耦合的输入文件进行更新，生成下一个时间步耦合的输入文件Job-2.inp。

2.根据权利要求1所述的基于ABAQUS有限元与边界元的耦合方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括以下步骤：

S31、对有限元模型中公共边界节点进行重新编号；

S32、odbHistoryOutput .py脚本文件在读取结果文件中的坐标和位移数据后，依据公共边界重新编好的编号给出写入到TXT文本数据文件名的命名规则；

S33、MATLAB有规律地依据文件名读取新数据生成所需的边界节点坐标矩阵和边界节点位移向量。

3.根据权利要求1或2所述的基于ABAQUS有限元与边界元的耦合方法，其特征在于，所述步骤S5中在公共边界上传递位移和力时都要遵循两个准则：位移协调和力平衡原理；当公共边界节点位置一致时，则界面上节点需满足位移协调条件uBi＝uFi和力平衡条件fFi+MpBi＝0；其中，fFi，pBi分别为公共边界处节点力和面力，M为力转换矩阵表示为：；N代表插值函数，N^T表示插值函数的转置，Γ代表公共边界，e代表离散边界单元。

4.根据权利要求3所述的基于ABAQUS有限元与边界元的耦合方法，其特征在于，所述步骤S1中还包括以下步骤：

S11、利用ABAQUSGUI生成几何部件，赋予部件材料属性，组装，划分网格，设置分析步和重启动，加载非公共边界的外荷载，生成Job-0.inp；

S12、导入Job-0 .inp文件，修改公共边界节点编号，设置节点集，设置历史输出变量，加载公共边界的节点荷载并生成Job-1.inp。

5.根据权利要求4所述的基于ABAQUS有限元与边界元的耦合方法，其特征在于，所述Job-1 .odb是在提交Job-1.inp文件ABAQUS分析计算后生成的odb文件。

6.根据权利要求5所述的基于ABAQUS有限元与边界元的耦合方法，其特征在于，所述步骤S2中根据odb文件的数据结构编制odbHistoryOutput .py脚本文件，该脚本文件包含的功能有：读取odb文件里面的位移和坐标数据，然后将这些数据写入到TXT文本里。

7.根据权利要求6所述的基于ABAQUS有限元与边界元的耦合方法，其特征在于，所述步骤S4中时域边界元的主求解器分为SolveStrategye和SolveStrategyI，调用SolveStrategye主函数求解出边界点的未知位移和未知应力；调用SolveStrategyI主函数求解出内点的位移和应力。

8.根据权利要求7所述的基于ABAQUS有限元与边界元的耦合方法，其特征在于，所述步骤S6中利用力平衡原理实现将公共边界的面力转化为节点力传递给有限元子域，通过MATLAB边界元程序计算得到公共边界面力，基于MATLAB边界元计算出的位移和节点力直接储存在TXT文本中，MATLAB边界元计算时沿用了ABAQUS公共边界节点编号顺序写入到TXT文本中。

9.根据权利要求8所述的基于ABAQUS有限元与边界元的耦合方法，其特征在于，所述步骤S7中还包括以下步骤：

S71、利用python编制法读取上一个时间步的输入文件；

S72、修改里面的历史数据得到本时间步的输入文件并将编制好的python脚本文件命名Inpmodify.py。