[发明专利]基于METIS的含球铰多体系统图划分方法

权利要求书

1.基于METIS的含球铰多体系统图划分方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一，将多体系统中每个单元按单元编号顺序在每行写出单元所具有的节点编号生成节点编号矩阵L，再将多体系统中的每个节点按节点编号顺序在每行写上节点所具有的自由度编号生成自由度编号矩阵L_d；

步骤二，将多体系统中球铰约束按球铰约束编号顺序在每行按节点编号顺序写上球铰所约束的节点编号，生成受约束节点编号矩阵Nu，实现记录球铰所约束的节点编号信息；

步骤三，针对步骤一中自由度编号矩阵L_d，从步骤二中受约束节点编号矩阵Nu每行中的第二个节点开始，将该行中的每个节点所对应的自由度编号以及该自由度编号之后所有的自由度编号减去受球铰约束的自由度数3，即通过缩减节点自由度编号减少含球铰多体系统整体自由度规模，能够提高并行仿真预测效率；

步骤四，针对步骤三中经过自由度缩减后的自由度编号矩阵L_d，从步骤二中受约束节点编号矩阵Nu每行中的第二个节点开始，将该行中每个节点受到球铰约束的自由度编号统一替换为该行第一个节点受约束的自由度编号，通过替换节点自由度编号以便于步骤五消除多体系统中的球铰约束方程Φ，能够提高并行仿真预测效率；

步骤五，通过替换节点自由度编号消除多体系统中的球铰约束方程Φ，能够提高并行仿真预测效率；

步骤六，针对步骤一中节点编号矩阵L，从步骤二中受约束节点编号矩阵Nu每行中的第二个节点开始，将该行中的节点编号统一替换为该行第一个节点的编号，通过节点编号替换使得METIS算法在对含球铰多体系统进行图划分时能够避免划分到受球铰约束的节点导致并行仿真无法收敛，保证后续并行仿真预测的顺利进行，从而将METIS算法拓宽到能够对含球铰约束的多体系统进行图划分处理；

步骤七，按照节点编号顺序，根据每个节点的相邻节点数，以0为起始数值，下一个数值为上一个数值加上该节点相邻节点数，生成数组T_P，将每个节点相邻的节点编号按顺序列写出来，生成数组T_I；

步骤八，根据经过球铰约束处理后的节点编号矩阵L和自由度编号矩阵L_d，计算出每个节点连接的所有自由度数作为该节点的权重，以此生成节点权重矩阵W，通过节点权重矩阵W，使得METIS图划分方法能够在处理连接不同有限元模型结构的球铰约束多体系统时可以得到更好的分区结果；

步骤九，将数组T_P和T_I以及权重矩阵W作为输入进行METIS图划分处理，得到负载平衡性更好的区域划分结果，使得METIS方法应用范围能够拓展到解决含球铰多体系统并行仿真预测问题。

2.如权利要求1所述的基于METIS的含球铰多体系统图划分方法，其特征在于：还包括步骤十：将步骤九得到的负载平衡性更好的区域划分结果，应用于含球铰多体系统高效并行仿真预测，进而解决含球铰多体系统领域相关工程技术问题。

3.如权利要求2所述的基于METIS的含球铰多体系统图划分方法，其特征在于：所述含球铰多体系统领域相关工程技术问题包括大型空间可展开结构的建模设计与高效并行仿真预测。