[发明专利]面向自然网格有限元模型的截面属性获取方法

说明书

本发明涉及模型设计领域，为了便于自适应获取1D单元截面属性，提供了一种面向自然网格有限元模型的截面属性获取方法，包括：步骤1、确定用于自然网格有限元模型建模的三维装配模型；步骤2、基于三维装配模型建立树形截面组件，所述树形截面组件按层级存储、管理装配下结构件的截面数据；具体包括：步骤21、选定待获取属性的结构件并识别其对应的图号，基于图号建立装配截面组件；步骤22、在步骤21建立的装配截面组件下分别建立结构件截面组件，所述结构件截面组件包括框零件截面组件和蒙皮截面组件；步骤3、在三维装配模型上获取结构件截面数据并将其保存至对应结构件截面组件中。采用上述方式便于自适应获取1D单元截面属性。

技术领域

本发明涉及模型设计领域，具体是一种面向自然网格有限元模型的截面属性获取方法。

背景技术

在航空、航天、船舶、机械等专业领域，主要使用自然网格有限元模型作为强度分析模型。自然网格有限元模型以结构骨架数模(如飞机机身按照框、长桁，机翼按照梁和肋)为网格划分基础，以反映结构主承力构件传力特征为主要目的，在自然网格有限元模型中，框、长桁、立柱等大量杆梁结构通常使用1D单元模拟，1D单元属性定义包括材料、面积、惯性矩等参数，作为自然网格有限元模型的重要组成部分，如何准确且快速获取上述属性参数受到设计人员的广泛重视。

传统自然网格有限元模型的1D单元截面属性获取方法通常为：选择截面位置，剖切该截面位置下的相关结构生成截面轮廓，手动填充剖切后的所有轮廓，按照一定规则人工判断蒙皮有效截面的截取位置并手动截取蒙皮截面，获取结构件的有效截面后，手动建立重心点和基于重心点的坐标系，然后手动选择有效截面包含的所有填充面及坐标系，测量有效截面在上述坐标系下的面积和惯性矩等参数，人工查找上述测量参数并逐个记录在表格中。

采用上述方式存在以下问题，一是无法即时将结构件名称和对应截面组件名称关联绑定，不利于截面存储管理；二是上述过程操作繁多且大量依赖人工参与，截面属性获取周期长且容易产生人因错误，当外部输入如坐标系方向或结构组件尺寸发生变化时，无法同步获取截面属性，对自然网格有限元模型的效率有极大地影响，进而影响结构设计迭代周期；三是上述过程涉及到的规则判断完全依赖设计人员，缺乏规则固化，当对规则理解不清或使用有误时，获取的截面属性错误，影响了模型质量。

发明内容

为了便于自适应获取1D单元截面属性，提供了一种面向自然网格有限元模型的截面属性获取方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

面向自然网格有限元模型的截面属性获取方法，包括：

步骤1、确定用于自然网格有限元模型建模的三维装配模型；

步骤2、基于三维装配模型建立树形截面组件，所述树形截面组件按层级存储、管理装配下结构件的截面数据；具体包括：

步骤21、选定待获取属性的结构件并识别其对应的图号，基于图号建立装配截面组件；

步骤22、在步骤21建立的装配截面组件下分别建立结构件截面组件，所述结构件截面组件包括框零件截面组件和蒙皮截面组件；

步骤3、在三维装配模型上获取结构件截面数据并将其保存至对应结构件截面组件中。

进一步地，所述步骤3中，在三维装配模型上获取结构件截面数据的具体步骤为：

步骤31、选择结构件的截面位置，并在该位置所在的结构件边线上创建法向平面；

步骤32、沿法向平面剖切框零件和蒙皮零件，生成该结构件的截面轮廓；

步骤33、对截面轮廓进行填充以形成框零件和蒙皮零件的曲面面片；

步骤34、根据蒙皮零件厚度截取蒙皮零件的曲面面片，得到用于结构件截面属性获取的有效蒙皮截面；框零件的曲面面片和有效蒙皮截面组成结构件的有效截面；