[发明专利]一种计算撞振模型节点位移的方法、装置

说明书

本申请提供了一种计算撞振模型节点位移的方法、装置，包括获取撞振模型的有限元方程，根据有限元方程和预设的物理位移计算方程获得仿真微分方程；根据预设的仿真步长、模态位移、模态速度初值以及仿真微分方程进行仿真；当撞振模型的状态每发生一次变换，则根据几何条件和振型正交性求解仿真微分方程得到每次变换后的模态速度初值，并设置每次变换后的模态位移初始为零，以形成每次变换后的仿真条件；根据物理位移计算方程、每次变换后的有限元方程通过振型正交性计算得到每次变换后的仿真微分方程，并根据每次变换后的仿真微分方程和对应的每次变换后的仿真条件对撞振模型进行仿真，以获得每一节点在每一仿真步长的总物理位移向量。

技术领域

本申请涉及连续体撞振技术领域，具体而言，尤其涉及一种计算撞振模型节点位移的方法、装置。

背景技术

目前，研究连续体撞击振动的方法有三类分别为：力积分法、基于振型转换的方法以及恢复系数法，对于形状规整的对象，如规则梁、板，采用这三种方法对处理时，基于模态分析，无论是数值求解或者解析求解都能得到较好的结果；但是如果研究的对象形状结构复杂，如不规则梁，带附加质量的梁等，此类连续体撞振求解时，就会面临需要求解复杂结构振型方程的问题，很难得到一个精确的解析方程。

有限元方法很好的解决了非规整对象的建模问题，但目前仅有力积分法在有限元框架内实现，而这种力积分法和有限元实现的方法在研究连续体其他非线性边界条件振动问题时，如果边界条件不能简单转化为力，则力积分法不能处理此类问题，例如边振动边伸缩的悬臂梁，其非线性边界条件就不能简单用力体现在振动方程中。

由此可以得出，在边界条件不能简单转化为力的情况下，现有的力积分法在有限元框架内的实现方法存在着无法求解撞振模型的各个节点的真实位移的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种计算撞振模型节点位移的方法、装置，用以解决面对非规整模型时，很难找到解析的振型表达式的问题，同时当在边界条件不能简单转化为力的情况下，本申请有望能解决此类问题，而现有的力积分法无法对其进行求解。

第一方面，本申请实施例提供了一种计算撞振模型节点位移的方法，包括：获取撞振模型的有限元方程，所述有限元方程根据撞振模型所处的当前状态不同而不同，所述撞振模型所处的当前状态包括不接触阻挡状态或接触阻挡状态；根据预设的物理位移计算方程和所述有限元方程获得所述撞振模型的仿真微分方程；根据预设的仿真步长、预设的模态位移、预设的模态速度初值以及所述仿真微分方程对所述撞振模型进行仿真；在仿真过程中，当撞振模型的状态每次变换时，则根据几何条件和振型正交性求解所述仿真微分方程得到每次变换后的模态速度初值，并设置每次变换后的模态位移初始为零，以形成每次变换后的仿真条件；根据所述物理位移计算方程、每次变换后的有限元方程通过振型正交性计算得到每次变换后的仿真微分方程，并且根据每次变换后的仿真微分方程和对应的每次变换后的仿真条件从状态变换的仿真时刻开始对所述撞振模型进行仿真，以获得撞振模型上每一节点在每一仿真步长结束时的总物理位移向量，所述总物理位移向量通过对应仿真步长结束时仿真得到的模态位移代入所述物理位移计算方程计算得到，其等于当前仿真步长的物理位移向量与当前仿真步长之前，状态每发生变换时对应的仿真步长的物理位移向量之和。

上述设计的计算撞振模型节点位移的方法，本申请方案实现了将相对振型转换法在有限元框架下进行建模求解，使得在边界条件每次变换时即变换对应的仿真微分方程和仿真条件，进而使得在边界条件不能简单转化为力的情况下，也能计算出撞振模型的各个节点的真实位移，解决了在边界条件不能简单转化为力的情况下，现有的力积分法在有限元框架内的实现方法存在着无法求解撞振模型的各个节点的真实位移的问题，提供了一种将相对振型转换法在有限元框架下建模求解撞振模型节点位移的新方法，使得非规整对象并且边界条件不能简单转化为力的情况的求解问题能够准确求解。

在第一方面的可选实施方式中，所述预设的物理位移计算方程包括：