[发明专利]一种有限元分析的主从自由度处理方法、设备及存储介质

权利要求书

1.一种有限元分析的主从自由度处理方法，其特征在于，包括：

步骤S1：获取有限元模型，所述有限元模型包括横梁结构模型，横梁结构模型中具有若干个单元节点；并获取模型中各单元节点间耦合关系，根据耦合关系确定各单元节点的约束方程，并根据约束方程生成对应的系数矩阵，并对系数矩阵的非零元沿对角线进行排列；对系数矩阵进行重排的方法包括：

获取系数矩阵的行数和列数，对系数矩阵的行列数进行比较，将数值最大者所对应的行或列作为第一维度，将较小者所对应的行或列作为第二维度；

循环第一维度，并在循环过程中找到每行或每列非零元素的个数，并通过CuthillMckee稀疏反向排序方式找到第一维度的重排序列；

删除第一维度的重排序列中大于第二维度的行号或列号，得到第二维度的重排序列；

根据第一维度的重排序列和第二维度的重排序列对原系数矩阵进行运算获得重排后的系数矩阵；

步骤S2：调用行列重排后的系数矩阵进行主从自由度选择以获得主自由度和从自由度，其方法为：循环重排后系数矩阵的每行元素，找到循环过程中第一个非零元素所在列，并在标志向量中将此列标记为从自由度；

实施高斯消元法对从自由度所在列的其他非零元素进行消除；

判断当前行当前列是否有且仅有一个非零元素，若是，则在标志向量中将此行对应的其他非零列标记为主自由度；

步骤S3：将自动选择的主从自由度转换为约束方程，并将其输入至结构仿真软件中进行结构仿真以输出模型的应力应变仿真结果。

2.根据权利要求1所述的有限元分析的主从自由度处理方法，其特征在于，预先获取有限元模型中各节点的约束关系的方法为：

根据用户输入或者由连接关系得出的有限元模型中各节点的约束方程；其中，用户输入包括用户直接输入的约束方程或用户输入的指定文件格式的约束数据。

3.根据权利要求1所述的有限元分析的主从自由度处理方法，其特征在于，对系数矩阵进行重排的方法为：

循环系数矩阵中的所有行或列，将每一行或每一列中第一个非零元所在的行号或列号进行标记；

将所有行或所有列按照已标记的行号或列号从大到小的方式进行排列，以将系数矩阵重新排列为反对角排列的矩阵。

4.根据权利要求1所述的有限元分析的主从自由度处理方法，其特征在于，当判断得出当前行当前列是否有且仅有一个非零元素时，在标志向量中将当前列标记为单点约束进行输出。

5.根据权利要求1所述的有限元分析的主从自由度处理方法，其特征在于，在进行主从自由度选择时，还包括：预先根据重新排列的系数矩阵输入其对应的右端项系数；在实施高斯消元法对非零元素进行消除时，对右端项系数执行高斯消元操作；判断当前行的非零元个数是否为零，若是，再判断对应的右端项系数是否为零，若为零，则在标志向量中将此行标记为单点约束进行输出；若不为零，则执行用户输入有误的报警提示。

6.根据权利要求1所述的有限元分析的主从自由度处理方法，其特征在于，在输出主自由度和从自由度之前，循环标记向量，根据标记向量的标记将全部自由度划分为主自由度、从自由度、与退化的单点约束进行输出。

7.一种电子设备，其特征在于，其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～6任一所述的有限元分析的主从自由度处理方法。

8.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1～6任一所述的有限元分析的主从自由度处理方法。