[发明专利]一种基于局部特征的结构应力处理方法

摘要

本发明属于结构计算分析技术领域，具体涉及一种基于局部特征的结构应力处理方法，其针对存在应力误差的几何结构局部区域，根据仿真计算目标和误差传播规律，确定目标处理局部区域、针对性处理措施原则以及局部区域应力处理方法，满足分析目的需求并保障误差可控，进而开发应力自动处理系统，识别处理目标误差，从误差后处理层面建立一套针对局部区域的应力误差修正解决方案，其能够更加准确地处理应力结果、引导产品研发设计方向。

主权项

1.一种基于局部特征的结构应力处理方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，仿真分析目标：确定本次仿真分析的目标，针对关注区域，设定分析目标范围；第二步，几何区域识别：确定出几何体特征和尺寸变化会引起应力集中的位置；具体涉及到以下方面的判断：(一)几何特征：对于具有前处理几何模型的，提取几何特征采集表面参数；对于仅有后处理网格结构的，在既有计算结果上提取网格并形成表面参数；(二)计算识别：确定计算类型和根据关注程度进行结构分级。a.依据采集的数据，判断分析类型：如果几何是由线或者梁单元组成，则不适合本方法；如果几何是由平面或平面单元组成，简化为平面问题，后续用二维方法处理；如果几何是由空间体或空间实体/面单元组成，作为三维问题后续用三维方法处理；b.结构分级：仿真分析的目的决定关注区域的范围，根据此目的将结构划分为三个级别：I类区为重点关注位置；II类区为介于I类区和III类区之间的位置；III类区为不关注区域；(三)应力集中区域判断：在既有几何或网格基础上，通过以下指标判断应力集中区域：a.法向：二维检查线法向，三维检查体延伸方向的面法向；b.尺寸：二维问题中，判断横截面长度变化；三维问题中，判断横截面面积变化；c.应力集中区域：其基本判断原则如下：法向未变化，集中应力出现在两端；法向均匀变化，集中应力出现在尺寸最小处；法向非均匀变化，集中应力出现在剧烈变化位置；第三步，确定目标区域处理原则：在结构分级和应力集中区域判定基础上，增加伪集中应力判断准则，以确定目标处理区域处理原则；第四步，局部区域应力处理：应力集中区域和处理准则确定后，即可实施局部应力调整。(一)应力集中：应力集中区域调整后的单元应力按照应力集中系数进行插值，进行应力插值和分配时：查询具体形状对应的应力集中系数传播规律；忽略中间值的差异，公式如下式(1)：式(1)中，σ_mi为某m单元积分点插值应力，为平均应力，α_mi为应力集中系数；(二)网格质量较差区域应力调整时：清除此小范围应力结果，重新利用周围可靠单元结果均匀化此单元质量差区域结果；a.网格质量差单元应力影响范围确定：当一个或者多个单元质量出现奇异，需要确定其影响范围，重新建立在此影响范围内的所有单元应力结果；需要建立影响因子计算公式如下式(2)，式2中，γ为奇异单元影响范围判断系数，Δ为单元应力与最小应力差值，Smax和Smin为整个影响范围内最大和最小应力；当影响因数α高于阈值时，需要对此区域进行调整；b.应力计算方法：通过阈值选定目标区域影响区的单元建立集合，清除此集合内应力结果，并选择此集合周围临近单元通过下式(3)计算这些单元对目标积分点的影响因数；式(3)中，ηni为不同单元积分应力结果对目标单元积分点应力结果影响系数，dni为影响积分点和目标积分点距离，n为单元数量，i为积分点数量；根据影响因素关系，建立集合内单元应力计算公式如下式(4)：[σ]′＝[σ]·[η]    (4)式(4)中，[σ]′为目标集合单元应力矩阵，[σ]为目标集合周围单元应力矩阵，[η]为目标集合周围单元影响因子矩阵；完成待调整区域应力计算后，将新应力场结果覆盖原始结果并显示；第五步，自动应力处理：在上述应力调整的第一步至第四步中，通过程序实现手工操作的各项具体步骤。