结构应变能熵表征计算及结果处理系统技术方案

本发明专利技术提供了一种结构应变能熵表征计算及结果处理系统，可以自动提取分析中的各种单元、节点集合，可以让使用者仅通过点击相应按钮实现结果的输出、显示。其中：有限元分析模型处理模块用于对有限元分析模型文件进行编辑，并将编辑后的有限元分析模型文件自动保存在本系统的工作目录下；分析计算模块用于将编辑后的有限元分析模型文件提交分析、终止分析、状态监控，得到结果文件，该结果文件中包含所有的基本数据；结果提取模块用于读取所述结果文件中的所有基本数据，并将该基本数据提供给使用者；结果显示模块用于将结果提取模块提取的所有基本数据以文本的形式显示出来。

【技术实现步骤摘要】
结构应变能熵表征计算及结果处理系统
本专利技术属于有限元分析的
，具体涉及一种结构应变能熵表征计算及结果处理系统。
技术介绍
在设计或评估一套新的设计结构时需要对结构(多数情况下为装配体)在工作状态下的承载等进行有限元分析。装配体中一般含有多个接触面，接触面间的应力大小及分布的均匀性影响到结构的精度稳定性。研究表明熵值越大，接触均匀性越好。结构应变能熵表征计算及结果处理系统主要是在有限元分析之后对所关注的结构部分进行应变能密度提取，基于此计算其熵值；提取结构的应力，并输出最大值；对所关注的结构表面或者部分进行位移提取并进行位移数据的可视化。现有技术对结构进行熵评价时需要在前处理模型中建立相应的集合，并且需要编辑模型文件在输出选项中单独对各个集合输出相应的结果，一般保存为DAT文件，然后再通过编程对输出结果进行读取、再计算才能得到所需的结果。这种方法每次都需要修改模型文件，对于不熟悉Inp文件命令的使用者无法正确编辑而造成无法提交分析。
技术实现思路
本专利技术提供了一种结构应变能熵表征计算及结果处理系统，可以自动提取分析中的各种单元、节点集合，可以让使用者仅通过点击相应按钮实现结果的输出、显示。本专利技术的技术方案如下：一种结构应变能熵表征计算及结果处理系统，包括有限元分析模型处理模块、分析计算模块、结果提取模块、结果显示模块；其中：有限元分析模型处理模块用于对有限元分析模型文件进行编辑，并将编辑后的有限元分析模型文件自动保存在本系统的工作目录下，其中所述有限元分析模型文件包含进行有限元分析所需的信息；分析计算模块用于将编辑后的有限元分析模型文件提交分析、终止分析、状态监控，得到结果文件，该结果文件中包含所有熵表征计算的基本数据；结果提取模块用于读取所述结果文件中的所述的基本数据，并将该基本数据提供给使用者；结果显示模块用于将所述基本数据以文本的形式显示出来。本专利技术的有益效果：1、本专利技术的结构应变能熵表征计算及结果处理可以将多个操作步骤集中在一个系统完成，不需要额外的编程进行数据处理。2、本专利技术主要利用了有限元分析软件的无窗口运行模式。本系统中结果提取部分类似于有限元分析软件的二次开发，通过本系统运行相应命令进行调用。3、有限元分析软件的二次开发中，其插件一般为多参数设置，然后单次运行，每次运行只能进行某一个或者某一组结果的提取，本系统的结果提取模块可以实现多个分析步、增量步、分析结果、节点/单元集的多次选择、修改，进行多次结果提取，亦即通过一次运行结果提取模块可以实现多次不同类型结果的提取，其中结果提取模块应变能密度时可以直接输出基于应变能密度的熵评价结果，用于评价接触面的接触均匀性。4、本专利技术可以进行有限元分析模型文件(Inp文件，不是必须)的编辑，但在建立有限元分析模型时必须有相应的结果输出(如应变能密度、应力、位移等)。5、本专利技术开发软件和有限元分析软件的二次开发软件相同，避免了提取结果时在不同编程语言之间数据传递造成的数据精度下降等问题。在对结构应变能密度进行提取的同时可以进行熵值计算，不需要再对有限元分析结果进行其它的数据处理，因此速度更快。附图说明图1为本专利技术结构应变能熵表征计算及结果处理系统的流程图。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供了一种结构应变能熵表征计算及结果处理系统，其基本思想是通过后台调用有限元分析软件进行计算，并通过有限元分析软件的二次开发功能进行结果提取及对结果的再处理(如文本显示、3D点云的形式显示等)；不需要在GUI界面打开有限元分析软件，省去了GUI启动时电脑资源的大量占用。无GUI界面调用后台分析、结果提取比有GUI界面的方式速度要快。图1为结构应变能熵表征计算及结果处理系统的流程图。如图1所示，该流程包括：步骤1：初始化。本步骤中，设置系统的工作路径，将所需要的资源文件复制到相应的路径下备用。若工作目录不存在，则在硬盘上创建工作目录；若目录已经存在，则只复制相应的资源文件。步骤2、模型处理。本步骤中，对需要进行有限元分析模型文件进行处理，如打开、编辑、保存等。在有限元分析前，可以对完成前处理的模型文件(Inp文件)进行手工编辑，如添加注释、更改分析结果、分析步、增量步等信息。在本步骤中可根据需要对模型文件进行修改，之后通过保存文件的功能将模型文件自动放置在工作目录下；也可以不编辑，直接进行保存操作。步骤3：提交运行、监控。本步骤中，针对前一步编辑的模型文件创建提交运行和终止运行的批处理文件。本系统自动识别电脑CPU数量，将分析可使用的数量限制在实际CPU数量以下，且在计算时维持电脑的正常运行。创建批处理文件以后即可提交运行，并且可以监控正在运行的任务，若没有出现意外退出，任务运行正常即可进行下一步；若出现错误提示，则需要返回上一步对Inp文件进行再次编辑，之后再次进行本步骤的提交、监控，直至正常运行完毕后退出。另外，本步骤中也可以通过终止分析的命令终止正在运行的分析。步骤4：提取结果。分析正常运行完毕以后可以进行本步骤的结果提取，采用无GUI界面启动有限元分析软件并执行命令的方法打开结果提取模块。在本步骤中选择分析结果文件后系统可以自动识别结果文件中的所有分析工况、增量步、单元/节点集；使用者可以根据需要进行参数设置，之后提取结果。本系统可以根据需要实现分析工况、增量步、单元集、节点集、结果类型的多次选择及多次提取。单元结果主要包括应力数据(主应力、各个分应力)，应变能密度(并计算熵评价结果)。节点结果主要包括节点位移，为了对位移结果进行3D显示，提取节点位移时通过程序提取了模型文件中节点的初始坐标，并与各个节点的位移数据一并写入结果文件。本系统支持扩展，其它结果可以根据需求对系统进行扩展。系统将提取的结果写入文件以待查看或后续处理。步骤5：查看结果。在前一步骤中提取的结果都已被写入文件，在本步骤中可以将其打开以文本的形式显示出来。应力、应变能密度为单元的分析结果，对于应力数据可以通过本系统直接将单元编号、对应的主应力、各个方向的分应力以及结构中的最大应力显示在GUI界面供使用者参考；对于应变能密度，本系统可以单元编号、应变能密度的方式显示出来，也可以对结果数据进行再处理。另外，对位移数据的显示可以采用文本的形式，如按照节点编号、对应的X、Y、Z坐标显示，本系统也可以读取步骤4中得到的节点初始坐标和节点位移数据进行计算得到变形后的节点坐标，采用Python语言中的Mayavi库进行三维可视化处理,根据节点的初始坐标和变形后的坐标分别在三维空间中以不同的颜色画出各个节点。显示节点变形前/后的点云，可以让使用者更直观地查看变形前/后的形状等，且使用者可以通过鼠标对点云进行旋转、放大、缩小等操作以观察结构各处的变形情况。至此，本流程结束。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构应变能熵表征计算及结果处理系统，其特征在于，包括有限元分析模型处理模块、分析计算模块、结果提取模块、结果显示模块；其中：有限元分析模型处理模块用于对有限元分析模型文件进行编辑，并将编辑后的有限元分析模型文件自动保存在本系统的工作目录下，其中所述有限元分析模型文件包含进行有限元分析所需的信息；分析计算模块用于将编辑后的有限元分析模型文件提交分析、终止分析、状态监控，得到结果文件，该结果文件中包含所有熵表征计算的基本数据；结果提取模块用于读取所述结果文件中的所述的基本数据，并将该基本数据提供给使用者；结果显示模块用于将所述基本数据以文本的形式显示出来。

【技术特征摘要】
1.一种结构应变能熵表征计算及结果处理系统，其特征在于，包括有限元分析模型处理模块、分析计算模块、结果提取模块、结果显示模块；其中：有限元分析模型处理模块用于对有限元分析模型文件进行编辑，并将编辑后的有限元分析模型文件自动保存在本系统的工作目录下，其中所述有限元分析模型文件包含进行有限元分析所需的信息；分析计算模块用于将编辑后的有限元分析模型文件提交分析、终止分析、状态监控，得到结果文件，该结果文件中包含所有熵表征计算的基本数据；结果提取模块用于读取所述结果文件中的所述的基本数据，并将该基本数据提供给使用者；结果显示模块用于将所述基本数据以文本的形式显示出来。2.如权利要求1所述的一种结构应变能熵表征计算及结果处理系统，其特征在于，所述编辑是通过文本编辑的方式在模型文件中添加命令或修改分析的参数。3.如权利要求1或2所述的一种结构应变能熵表征计算及结果处理系统，其特征在于，所述基本数据包括工况、分析帧、单元/节点集、分析结果。4.如权利要求3所述的一种结构应变能熵表征计算及结果处理系统，其特征在于，所述分析结果包括单元分析结果和节点分析结果，单元分析结果包括应力、应变、应变能密度，节点分析结果包括位移、速度、加速度、节点反力。5.如权利要求1或2所述的一种结构应变能熵表征计算及结果处理系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张之敬，郭欢，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11