一种制动盘标准法向模态自动识别方法技术

本发明专利技术公开了一种制动盘标准法向模态自动识别方法，该方法首先判断制动盘边缘网格节点，从pch结果文件中读取边缘网格节点的位移值；接着，通过统计边缘网格节点在X、Y、Z轴方向的绝对位移量，初步区分是法向模态还是非法向模态；然后，通过分析边缘网格节点在法向上的位移分布形态，确认是否为标准模态并计算模态阶数；最后，以模态缩略图进行直观展示。本发明专利技术的有益效果为：在制动盘模态分析中，以客观评判标准代替主管评价标准，从而保证评判标准的唯一性，同时提高制动盘模态分析的自动化、降低设计人员的工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种制动盘标准法向模态自动识别方法
本专利技术涉及制动盘领域，主要是一种制动盘标准法向模态自动识别方法。
技术介绍
文献“制动盘几何特征对结构模态特性影响仿真分析[J].系统仿真学报，2009，21(19)：6256-6259”公开了一种制动盘几何特性对结果模态特性影响分析方法。该方法首先建立制动盘的ANSYS有限元模型，利用试验模态分析结果验证模型正确的基础上，然后定量分析了安装凸台直径与高度、盘体直径与厚度、散热辐条分布密度的变化对前七阶自由与约束周向模态频率的影响。文献所述方法依靠设计人员交互从有限元分析结果中挑选出标准模态，依据标准模态及对应模态频率进行几何特性对结果模态特性影响的分析，无法实现自动标准模态提取。在传统的制动盘法向标准模态提取过程中，设计人员需要逐步输入有限元分析参数，等待有限元分析结果，接着一张一张查阅分析结果图，从中挑选出标准模态并记录对应的频率；然后以挑选出的模态分析结果来验证设计模型的正确性。当验证结果表明模型不符合设计要求时，设计人员修改模型继续重复上述操作，直到符合设计要求。在这过程中，设计人员需要对比标准模态并记录对应频率，因个人主观原因对标准模态评判标准不同，并容易记录错误的频率值，从而造成频率值不能正确地反映设计结果，进而导致不符合设计要求的制动盘进入制造阶段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种制动盘标准法向模态自动识别方法，自动获得制动盘的标准法向模态，并以图片进行直观展示；在制动盘模态分析中，以客观评判标准代替主管评价标准，从而保证评判标准的唯一性，同时提高制动盘模态分析的自动化、降低设计人员的工作量。本专利技术的目的是通过如下技术方案来完成的。一种制动盘标准法向模态自动识别方法，该方法首先判断制动盘边缘网格节点，从pch结果文件中读取边缘网格节点的位移值；接着，通过统计边缘网格节点在X、Y、Z轴方向的绝对位移量，初步区分是法向模态还是非法向模态；然后，通过分析边缘网格节点在法向上的位移分布形态，确认是否为标准模态并计算模态阶数；最后，以模态缩略图进行直观展示。作为优选，具体包括如下步骤：步骤1：对制动盘三维模型进行位置调整，保证制动盘的法向与Y轴方向平行，并且指向凸台；在文本文件中，写入密度massDesity、杨氏模量youngsModulus、泊松比poissonsRatio、模态个数number、网格尺寸meshValue及网格类型meshType，程序自动导入三维模型并读取文本文件参数值，NXNASTRAN自动完成网格划分；步骤2：从制动盘有限元模型上获取所有网格节点及节点在X、Y、Z轴上的坐标点，网格节点集合表示为：式中，n1表示网格节点总个数；nodei表示第i个网格节点；idi表示第i个节点在模型中的唯一标识号；分别表示第i个节点在X轴、Y轴、Z轴上的坐标点；遍历计算网格节点nodei∈Node1与制动盘中心点cp的距离，计算公式如下：式中，xcp、zcp分别表示制动盘中心点cp在X轴、Z轴上的坐标点；判断距离distancei与制动盘半径r，如果distancei＝r，则表示该网格节点为边缘网格节点，边缘网格节点集合表示为：式中，n2表示边缘网格节点总个数；遍历边缘网格节点nodei∈Node2，获取边缘网格在Y轴上最大坐标值ymax；判断与ymax，如果则保留该网格节点，否则移除；最终计算获得某一盘面的边缘网格节点集合，其表示为：式中，n3表示某盘面的边缘网格节点总个数；步骤3：对网格节点按照角度值大小进行排序；计算边缘网格节点nodei∈Node3的角度θi，如果边缘网格节点的Z轴坐标值则角度计算公式如下：如果边缘网格节点的Z轴坐标值则角度计算公式如下：边缘网格节点按照角度值θi由小到大进行排列，形成沿圆周分布的边缘网格节点集合，其表示为：步骤4：根据文本文件的参数值，NXNASTRAN自动完成模态的计算，并输出pch结果文件，其中pch文件中包含每个模态中所有网格节点在X、Y、Z轴上的位移值；步骤5：依据pch文件和边缘网格节点集合Node4，从pch文件中读取边缘网格节点在每个模态中的X、Y、Z轴上的位移值，则所有模态的边缘网格节点表示为：FNode＝{FNode1，…，FNodek，…，FNodenummber}厂nodeki(idi，xki，yki，zki)式中，FNodek表示第k个模态的边缘网格节点；厂nodeki表示第k个模态中的第i个节点；idi表示第i个节点的唯一标识号，在不同的模态中其序号值不变；xki、yki、zki分别表示第k个模态中第i个节点在X、Y、Z轴上的位移值；步骤6：统计FNodek在X、Y、Z轴上的绝对位移量，计算法向位移量在总位移量中的比率值来初步判断第k个模态是否为法向模态，其计算公式如下：式中，Δxk、Δyk、Δzk分别表示第k个模态在X、Y、Z轴绝对位移统计值；αk表示第k个模态中法向统计位移在总位移中的比率值，取值为[0，1]；当αk值大于某个阈值时，将该模态初步判断是法向模态；步骤7：当该模态是法向模态时，则进一步判断是否为标准法向模态；获取第k个模态中边缘网格节点角度与Y轴位移分区情况，统计Y轴位移值沿角度正负改变量确定第k个模态的阶数；其中第k个模态的阶数要大于或者等于前标准法向模态的阶数，则认为第k个模态为标准法向模态，否则第k个模态为非标准模态；步骤8：计算完所有法向标准模态后，对于相同阶数模态取频率最大值；从NXNASTRAN自动导出对应的标准法向模态缩略图，并以模态序号、阶数及频率对图片进行命名，使设计人员查看缩略图就可直观获得阶数及频率数据。本专利技术的有益效果为：在制动盘优化设计中，因制动盘几何特征参数的改变需要重新进行模态分析。在传统模态分析过程中，设计人员需要重复性的输入参数及挑选标准法向模态。而采用该方法，只须修改制动盘几何特征参数，程序自动读取原先文本中的参数值，然后自动计算判断并输出标准法向模态，为制动盘自动优化设计提供了技术基础。附图说明图1本专利技术方法的流程示意图；图2制动盘边缘网格节点及角度示意图；图3制动盘标准法向模态边缘节点角度-Y轴位移示意图；(a)制动盘模态模型示意图；(b)边缘节点Y轴位移分区形态示意图；图4实施案例三维模型示意图；图5实施案例结果展示示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做详细的介绍：参照图1，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案：一种制动盘标准法向模态自动识别方法，其特点包括下述步骤：步骤1：对制动盘三维模型进行位置调整，保证制动盘的法向与Y轴方向平行，并且指向凸台；在文本文件中，写入密度massDesity、杨氏模量youngsModulus、泊松比poissonsRatio、模态个数number、网格尺寸meshValue及网格类型meshType。程序自动导入三维模型并读取文本文件参数值，NXNASTRAN自动完成网格划分。步骤2：从制动盘有限元模型上获取所有网格节点及节点在X、Y、Z轴上的坐标点，网格节点集合表示为：式中，n1表示网格节点总个数；nodei表示第i个网格节点；idi表示第i个节点在模型中的唯一标识号；分别表示第i个节点在X轴、Y轴、Z轴上的坐标点。遍历计算网格节点node本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制动盘标准法向模态自动识别方法，其特征在于：该方法首先判断制动盘边缘网格节点，从pch结果文件中读取边缘网格节点的位移值；接着，通过统计边缘网格节点在X、Y、Z轴方向的绝对位移量，初步区分是法向模态还是非法向模态；然后，通过分析边缘网格节点在法向上的位移分布形态，确认是否为标准模态并计算模态阶数；最后，以模态缩略图进行直观展示。

【技术特征摘要】
1.一种制动盘标准法向模态自动识别方法，其特征在于：该方法首先判断制动盘边缘网格节点，从pch结果文件中读取边缘网格节点的位移值；接着，通过统计边缘网格节点在X、Y、Z轴方向的绝对位移量，初步区分是法向模态还是非法向模态；然后，通过分析边缘网格节点在法向上的位移分布形态，确认是否为标准模态并计算模态阶数；最后，以模态缩略图进行直观展示。2.根据权利要求1所述的制动盘标准法向模态自动识别方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1：对制动盘三维模型进行位置调整，保证制动盘的法向与Y轴方向平行，并且指向凸台；在文本文件中，写入密度massDesity、杨氏模量youngsModulus、泊松比poissonsRatio、模态个数number、网格尺寸meshValue及网格类型meshType，程序自动导入三维模型并读取文本文件参数值，NXNASTRAN自动完成网格划分；步骤2：从制动盘有限元模型上获取所有网格节点及节点在X、Y、Z轴上的坐标点，网格节点集合表示为：式中，n1表示网格节点总个数；nodei表示第i个网格节点；idi表示第i个节点在模型中的唯一标识号；分别表示第i个节点在X轴、Y轴、Z轴上的坐标点；遍历计算网格节点nodei∈Node1与制动盘中心点cp的距离，计算公式如下：式中，xcp、zcp分别表示制动盘中心点cp在X轴、Z轴上的坐标点；判断距离distancei与制动盘半径r，如果distancei＝r，则表示该网格节点为边缘网格节点，边缘网格节点集合表示为:式中，n2表示边缘网格节点总个数；遍历边缘网格节点nodei∈Node2，获取边缘网格在Y轴上最大坐标值ymax；判断与ymax，如果则保留该网格节点，否则移除；最终计算获得某一盘面的边缘网格节点集合，其表示为：式中，n3表示某盘面的边缘网格节点总个数；步骤3：对网格节点按照角度值大小进行排序；计算边缘网格节点nodei∈Node3的角度θi，如果边缘网格节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵立，张永祥，刘东东，
申请(专利权)人：浙江万向系统有限公司，万向集团公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33