[发明专利]基于有限元分析的子模型快速分析的方法

说明书

本发明属于计算机辅助设计技术领域，具体涉及基于有限元分析的子模型快速分析的方法。本发明提供的子模型快速分析的方法引入基于神经元网络的拟合技术，表面节点搜索技术以及插值技术，优化子模型分析流程。本发明使神经元网络拟合与前处理可同时进行，无需额外时间，并且获得结果文件后，不再需要CAD模型，所有子模型的设置均可在结果文件中实现。同时，用户可以随意挑选任意多关注区域，同时进行子模型分析。此外，通用于各类主流FEA软件，只需在数据接口方面进行适当调整。最终本发明扩展了子模型技术的应用场景及分析效率。

技术领域

本发明属于计算机辅助设计技术领域，具体涉及基于有限元分析的子模型快速分析的方法。

背景技术

有限元分析(FEA，Finite Element Analysis)利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟，利用简单而又相互作用的元素(即单元)，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。在有限元分析中，可以在全局模型分析结果的基础上研究局部模型。通过初始的全局模型分析计算来确定在激励载荷作用下的最大响应区域，截取局部关注区域模型并细化其网格，将全局模型节点位移结果场插值到细化网格后的模型边界节点，并重新进行有限元计算，从而提高局部区域的分析精度。即采用粗网格模型得到局部关注区域周围的结果，利用插值技术获得局部区域边界节点的位移数值，驱动细化网格进行计算并得到局部分析结果。

现有技术abaqus中实行子模型分析的步骤如下：1、将CAD模型进行网格划分，并设置各计算参数；2、将全局模型提交计算，并获得全局模型的计算结果；3、将CAD模型进行剖分，获得关注的局部区域的CAD模型，对此CAD模型进行网格细化；4、设置局部区域模型中，需要进行插值的边界节点，设置子模型计算所需引用的数据为步骤2所得全局模型计算结果；5、将局部模型提交计算，求解器计算前，会自动将步骤2中的所需结果插值到步骤4中设置的边界节点上，以此驱动计算进行；6、获得局部模型计算结果，进行分析。上述方法却存在如下问题：1、需要原始CAD模型；2、需要对原始CAD模型进行剖分，以获得所关注的局部区域模型，当此区域形状复杂或此模型中所关注的区域数目过多时，需要在剖分流程上耗费较多时间；3、求解器在子模型计算时需要进行数据类型检查，计算时间较长。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了基于有限元分析的子模型快速分析的方法，目的是为了解决现有技术中利用子模型分析存在需要对原始CAD模型进行剖分，以获得所关注的局部区域模型，当此区域形状复杂或此模型中所关注的区域数目过多时，需要在剖分流程上耗费较多时间；以及求解器在子模型计算时需要进行数据类型检查，计算时间较长的技术问题。

本发明提供了基于有限元分析的子模型快速分析的方法，具体技术方案如下：

基于有限元分析的子模型快速分析的方法，包括如下步骤；

S1，网格划分，用模型尺寸的千分之一的一阶单元进行网格划分；

S2，将步骤S1的网格导出为点云数据或SDF数据，经过神经元网络训练，获得训练好后的神经元网络；

S3，在经过神经元网络训练的同时，采用满足计算需求的单元尺寸重新划分网格，并进行其余前处理步骤，提交计算，获得结果文件；

S4，对步骤S3中的结果进行分析，选取所需进一步分析的区域，获得区域内的所有单元，利用表面节点搜索进行处理，获得区域内，单元的外表面节点；

S5，提取步骤S4中所指定区域的大小及位置，将所获得的区域大小，位置作为输入条件，通过步骤S2训练后的神经元网络进行预测，获得该区域内的点云分布的表达式，即在笛卡尔坐标系下，可由任意两个坐标数值，计算第三个坐标数值；

S6，由用户指定离散程度，对步骤S4获得的区域的坐标范围进行离散，再通过步骤S5的表达式，生成点云，通过点云，生成网格；