一种模态插值影响线控制网格划分密度的方法技术

本发明专利技术公开的一种模态插值影响线控制网格划分密度的方法，是针对大型复杂结构有限元计算网格合理划分问题，提出采用模态影响线控制网格划分，通过设置网格划分密度下限值和上限值，将上、下限值对应系统模态计算结果中的基本频率进行提取，利用二次多相式插值函数进行多次网格密度划分插值，并通过插值结果确定合理有效的网格划分密度。该模块可有效解决工程有限元计算过程中网格划分密度与计算量之间的矛盾，并可以快速确定出最佳的模型网格划分密度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术具体涉及。
技术介绍
在确定使用有限元数值分析方法进行防微振基台设计方案分析过程中，网格划分 质量和数量至关重要。在数值建模过程中网格划分密度是确保FE模型分析（有限元模型 分析）精度的数值保障重要因素，但是，在实际建模过程中网格划分密度与计算量之间存 在矛盾，即当网格划分密度细化时，计算量必然很大；当计算量有限时，得到的网络划分密 度却无法保证网格划分质量和精度。
技术实现思路
本专利技术旨在解决工程有限元计算过程中网格划分密度与计算量之间的矛盾，并可 以快速确定出最佳的模型网格划分密度。 为了解决上述问题，本专利技术提供了一种模态插值影响线控制网格划分密度的方 法，包括以下步骤： 步骤一：建立有限元几何模型，设置物理参数，为几何模型网格划分赋予物理属 性； 步骤二：确定网格划分密度下限值Ldn和上限值Lup; Ld, ^ . 元模态计算，分别提取其相应的基本频率值ft3Ldn和Lup 的中间值； 步骤四：利用二次拉格朗日插值函数对（&，4)、（hllhllL, U、(>进行插值分析，并根据插值分析结果进行二次插值，获得二次2 插值的网格划分密度下限值仏和上限值4，其中々<~； 步骤五：循环重复步骤三和步骤四，进行i次插值，获得i次插值的网格划分密度 下限值'和上限值^，其中，按照进行三麵格 划分，并进行有限元模态计算，分别提取相应的基本频率值?^^ 5利用二次 .9 拉格朗日插值函数Χ?进行插值 分析，并根据插值分析结果初步确定i值范围； 步骤七：在步骤六初步确定的i值范围内，提取出相应的第一阶固有频率ωi并利 用下列公式进行循环计算获得精确的i值； 其中，(^为初步确定的第i次插值计算的第一阶固有频率，ω1+1为初步确定的第 i+Ι次插值计算的第一阶固有频率，S为模态计算结果收敛指标值，及δ的取值范围为： 0〈δ< 〇. 03。 上述，还包括根据获得精确的i值 确定相对应的网格划分密度Q，并根据Q进行模型最终网格划分。 上述，步骤一中建立有限元几何模 型包括绘制目标分析结构的立体图形及设置立体图形相关尺寸参数。 上述，物理参数包括目标分析结构 的质量和密度。 上述，下限值Ldn的值对应的计算 精度能确定最终网格划分密度值落在Ldn和Lup之间。 上述，下限值Ldn的值为0.lm时，其 对应的计算精度能确定最终网格划分密度值落在Ldn和Lup之间。 上述，δ的取值为〇.〇1。 有益效果 本专利技术公开的，是针对大型复杂结 构有限元计算网格合理划分问题，提出采用模态影响线控制网格划分，通过设置网格划分 密度下限值和上限值，将上、下限值对应系统模态计算结果中的基本频率进行提取，利用二 次多相式插值函数进行多次网格密度划分插值，并通过插值结果确定合理有效的网格划分 密度。该模块可有效解决工程有限元计算过程中网格划分密度与计算量之间的矛盾，并可 以快速确定出最佳的模型网格划分密度。【具体实施方式】 下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述，但不作为对本专利技术的限定。 本专利技术的原理是利用设计的上、下限网格划分密度值对应的模态计算结果，进行 拉格朗日三节点插值计算，并根据插值信息，结合收敛指标，确定合理有效的有限元模型网 格划分密度值，从而保证有限元模型精度和计算量处于一个较为平衡的可接受范围，保证 工程计算和设计的可靠性和效率。 具体来说，本专利技术提供的，包括以 下步骤： 步骤一：建立有限元几何模型，其包括绘制目标分析结构的立体图形及设置立体 图形相关尺寸参数，如长、宽、高、半径等。设置包括目标分析结构的质量和密度的物理参 数，为几何模型网格划分赋予物理属性； 步骤二：确定网格划分密度下限值Ldn和上限值Lup，保证下限值Ldn的值对应的计 算精度足够高，确定最终网格划分密度值落在Ldn和Lup之间； I,-f- / 步骤三：按照Ldn、dn2 -、Lup进行三次网格划分，并根据模态分析方法进行有限 元模态计算，分别提取其相应的基本频率为Ldn和Lup 的中间值； 步骤四：利用二次拉格朗日插值函数对（4 )、（ ，： C0UM) ' ( >进行插值分析，并根据插值分析结果进行二次插值，获得二次 插值的网格划分密度下限值&和上限值4，其中<,<~； 步骤五：循环重复步骤三和步骤四，进行i次插值，获得i次插值的网格划分密度 下限值^和上限值4 ,其中匕>￡=，，按照4、心进行三次网 格划分，并进行有限元模态计算，分别提取相应的基本频率值*利用二 2 次拉格朗日插值函数力进行插 值分析，并根据插值分析结果初步确定i值范围； 步骤七：在步骤六初步确定的i值范围内，提取出相应的第一阶固有频率ωi并利 用下列公式进行循环计算获得精确的i值； 1--<δ ?,-+ι 其中，(^为初步确定的第i次插值计算的第一阶固有频率，ω1+1为初步确定的第 i+Ι次插值计算的第一阶固有频率，S为模态计算结果收敛指标值，及δ的取值范围为： 0〈δ<〇.〇3,进一步建议δ的取值可为〇.〇1最优。 最后，根据获得精确的i值确定相对应的网格划分密度Q，并根据Q进行模型最 终网格划分。 基于上述方法，为了保证防微振基台计算结果的可靠性，FE结构单元的网格划 分密度应严格结合单元插值函数精度和积分方法进行详细分析。为了在具体的项目分析 过程中获得较为合理的高质量网格模型，计算中对FE模型的网格划分密度进行了简单的 workbench对比，主要从线单元密度0. 01m至1. 00m的区间进行了模态分析对比，经过对比 认为网格密度划分为〇.lm基本满足计算精度需求，即当下限值Ldn的值为0.lm时，其对应 的计算精度能确定最终网格划分密度值落在Ldn和Lup之间。 以上所述，仅是本专利技术较佳的实施方式，并非对本专利技术的技术方案做任何形式上 的限制。凡是依据本专利技术的技术实质对以上实施例做任何简单修改，形式变化和修饰，均落 入本专利技术的保护范围。【主权项】1. ，其特征在于：所述方法包括以下步 骤： 步骤一：建立有限元几何模型，设置物理参数，为几何模型网格划分赋予物理属性； 步骤二：确定网格划分密度下限值Ldn和上限值L up; 步骤三：按照Ldn、、Lup进行三次网格划分，并根据模态分析方法进行有限元模态计算，分别提取其相应的基本频率值 为Ldn和Lup的中间 值； 步骤四：利用二次拉格朗日插值函数对进行插值分析，并根据插值分析结果进行二次插值，获得二次插 值的网格划分密度下限值上限值，其中步骤五：循环重复步骤三和步骤四，进行i次插值，获得i次插值的网格划分密度下限 值和上限值ι?，其中，按照1^、.￡^进行三次网格划 分，并进行有限元模态计算，分别提取相应的基本频率值1*利用二次拉 格朗日插值函数对I进行插值分析， 并根据插值分析结果初步确定i值范围； 步骤七：在步骤六初步确定的i值范围内，提取出相应的第一阶固有频率《1并利用下 列公式进行循环计算获得精确的i值；其中，初步确定的第i次插值计算的第一阶固有频率，ωι+1为初步确定的第 i+Ι次插值计算的第一阶固有频率，S为模态计算结果收敛指标值，及δ的取值范围为： 0〈 δ < 〇. 03。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模态插值影响线控制网格划分密度的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：建立有限元几何模型，设置物理参数，为几何模型网格划分赋予物理属性；步骤二：确定网格划分密度下限值Ldn和上限值Lup；步骤三：按照Ldn、Lup进行三次网格划分，并根据模态分析方法进行有限元模态计算，分别提取其相应的基本频率值其中为Ldn和Lup的中间值；步骤四：利用二次拉格朗日插值函数对进行插值分析，并根据插值分析结果进行二次插值，获得二次插值的网格划分密度下限值和上限值其中Ldn2>Ldn,Lup2<Lup;]]>步骤五：循环重复步骤三和步骤四，进行i次插值，获得i次插值的网格划分密度下限值和上限值其中按照进行三次网格划分，并进行有限元模态计算，分别提取相应的基本频率值利用二次拉格朗日插值函数对进行插值分析，并根据插值分析结果初步确定i值范围；步骤七：在步骤六初步确定的i值范围内，提取出相应的第一阶固有频率ωi并利用下列公式进行循环计算获得精确的i值；|1-ωiωi+1|<δ]]>其中，ωi为初步确定的第i次插值计算的第一阶固有频率，ωi+1为初步确定的第i+1次插值计算的第一阶固有频率，δ为模态计算结果收敛指标值，及δ的取值范围为：0<δ≤0.03。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡明祎，娄宇，黄伟，邢云林，秦敬伟，刘海宏，黄健，赵淦，申颖洁，刘立超，
申请(专利权)人：中国电子工程设计院，
类型：发明
国别省市：北京;11