[发明专利]一种复杂结构的精细有限元模型快速生成方法

权利要求书

1.一种复杂结构的精细有限元模型快速生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

在待划分几何模型中等距截取平行于任意基准面的剖面图像，获得剖面图像序列；

对剖面图像序列进行预处理，得到二值图像；

根据二值图像生成全局网格；

确定二值图像的像素值等于零对应的全局网格中的背景网格的位置，并删除全局网格中二值图像的像素值等于零对应的背景网格，得到待划分几何模型的有限元模型。

2.根据权利要求1所述的一种复杂结构的精细有限元模型快速生成方法，其特征在于，等距剖面图像的获取过程具体如下：确定待划分几何模型中的任意一基准面和截取区间，输入截取间距Δz；

从确定的基准面开始截取第一张剖面图像并保存，然后按照截取间距Δz截取下一张剖面图像，直至截取区间截取完毕。

3.根据权利要求1所述的一种复杂结构的精细有限元模型快速生成方法，其特征在于，对剖面图像进行预处理的过程如下：

裁剪每张剖面图像的边缘，然后设置灰度标准，比较每张剖面图像的像素值和设置的灰度标准之间的大小关系，并令每个像素值非0即1。

4.根据权利要求3所述的一种复杂结构的精细有限元模型快速生成方法，其特征在于，比较每张剖面图像的像素值和设置的灰度标准之间的大小关系，并令每个像素值非0即1后，还根据

s_p＝l/n_l/Δz

将每张剖视图像放大s_p倍，式中：l为待划分几何模型中任意一边的尺寸，n_l为l对应在剖面图像上的像素数，Δz为待划分几何模型中截取平行于任意基准面的剖面图像的间距。

5.根据权利要求1所述的一种复杂结构的精细有限元模型快速生成方法，其特征在于，根据二值图像生成全局网格的具体步骤如下：

设定二值图像序列路径、网格边长s_e、材料属性和待划分几何模型中截取平行于任意基准面的剖面图像的间距Δz；

由二值图像的横向像素数目n_w和纵向像素数目n_h获得有限元模型的长度a和宽度b，由剖面图像的数目n_z和Δz获得有限元模型的h；

创建边长为s_e的面网格，沿着x轴生成一行面网格，沿着y轴生成一层面网格；

以h为总长，以n_z为生成网格的层数，沿z轴方向生成全局网格。

6.根据权利要求5所述的一种复杂结构的精细有限元模型快速生成方法，其特征在于，所述材料属性包括有限元模型的杨氏模量、泊松比和密度。

7.根据权利要求1所述的一种复杂结构的精细有限元模型快速生成方法，其特征在于，得到待划分几何模型的有限元模型的具体步骤如下：

获取二值图像的像素值v_p＝0的位置，结合网格边长s_e、剖面图像的数目n_z、待划分几何模型中截取平行于任意基准面的剖面图像的间距Δz及二值图像的横向像素数目n_w和纵向像素数目n_h计算获得像素值v_p＝0对应的全局网格中的背景网格的位置，将像素值v_p＝0对应的全局网格中的背景网格逐层删除，得到待划分几何模型的有限元模型。

8.根据权利要求1所述的一种复杂结构的精细有限元模型快速生成方法，其特征在于，在得到待划分几何模型的有限元模型后，根据二值图像生成全局网格中输入的材料属性，设置单元属性，生成供通用有限元分析求解器处理的有限元模型CDB文件。