有限元模拟方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术提供了一种有限元模拟方法、系统及介质，包括：步骤1：将产品接触区域的每个边界进行离散化，生成初始网格；步骤2：基于初始网格，对产品的变形区域进行细化，得到重构网格；步骤3：基于初始网格中每个单元的物理场，赋予重构网格中的每个单元新的物理场；步骤4：根据每个单元新的物理场对产品进行模拟仿真，对产品的几何尺寸进行改善；所述物理场包括位移、温度、损伤、应力和应变。本发明专利技术根据物理解或几何形状自适应地控制网格大小，优化有限元网格，解决了计算成本与仿真精度之间的矛盾。

【技术实现步骤摘要】
有限元模拟方法、系统及介质
本专利技术涉及有限元模拟
，具体地，涉及一种有限元模拟方法、系统及介质。尤其地，涉及一种基于自适应网格重构的有限元模拟方法。
技术介绍
在金属成形和加工过程中模具、工件或最终产品往往拥有复杂的几何形状，这将大大增加了离散化精度和计算成本之间的矛盾。同时，金属成形和加工是动态变形过程，随着塑性变形或者损伤断裂的发生，工件的几何形状和物理场不断进行改变。在这些大塑性变形或损伤断裂区域，普遍存在严重的单元畸变现象，这就使得原有的有限元网格丧失了准确描述材料特性的能力。因此，离散复杂工件的几何形状是有限元仿真过程中一大挑战。为了适应不断变化的物理场和几何形状，有必要开发一种具有控制有限元网格尺寸和优化有限元网格质量能力的先进方法。专利文献CN106960070A(201611232930.5)公开了一种基于有限元-离散元CT重构煤体的渗流模拟方法，通过工业CT扫描得到煤体的三维数据体，而后进行三维重构并去除“孤岛块体”，以得到可被仿真软件所调用的通用三维几何模型。
技术实现思路
针对现有技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有限元模拟方法，其特征在于，包括：/n步骤1：将产品接触区域的每个边界进行离散化，生成初始网格；/n步骤2：基于初始网格，对产品的变形区域进行细化，得到重构网格；/n步骤3：基于初始网格中每个单元的物理场，赋予重构网格中的每个单元新的物理场；/n步骤4：根据每个单元新的物理场对产品进行模拟仿真，对产品的几何尺寸进行改善；/n所述物理场包括位移、温度、损伤、应力和应变。/n

【技术特征摘要】
1.一种有限元模拟方法，其特征在于，包括：
步骤1：将产品接触区域的每个边界进行离散化，生成初始网格；
步骤2：基于初始网格，对产品的变形区域进行细化，得到重构网格；
步骤3：基于初始网格中每个单元的物理场，赋予重构网格中的每个单元新的物理场；
步骤4：根据每个单元新的物理场对产品进行模拟仿真，对产品的几何尺寸进行改善；
所述物理场包括位移、温度、损伤、应力和应变。


2.根据权利要求1所述的有限元模拟方法，其特征在于，对产品的变形区域进行损伤判断：若单元的损伤大于预设阈值，则删除该单元并定义新的边界；若单元的损伤小于预设阈值，则对变形区域内的网格进行重划分及细化；
对产品的变形区域进行几何偏差预估：计算新几何边界和当前离散化边界之间的偏差，并以此定义几何尺寸地图对边界进行重离散化；
对产品的变形区域进行物理偏差预估：计算变形区域的物理解与理想解之间的偏差，并以此定义物理尺寸地图控制变形区域内的重构网格。


3.根据权利要求2所述的有限元模拟方法，其特征在于，所述新几何边界包括：
自由变形：由力学约束引起，变形区域的新几何形状仅由边界节点及其连接的新位置定义；
有界变形：变形区域与接触的域的几何形状相关。


4.根据权利要求3所述的有限元模拟方法，其特征在于，自由变形和有界变形的节点使用Hausdorff距离进行分类，若节点属于相关联的区域Rδ(s)，则将其定义为有界的，相关联的域Rδ(s)定义为：
Rδ(s)＝{X∈R3,d(X,s)≤δ}…………(1)
其中，d(X,s)表示点X到面s的距离，δ表示变形区Ω的最大位移，R3表示交互域。


5.根据权利要求4所述的有限元模拟方法，其特征在于，若边界节点属于自由变形，则边界节点的大小与新的区域边界或新的几何形状的曲率半径成正比；若边界节点属于有界变形，则边界节点的尺寸与相关联的区域的接触区域的曲率半径成正比。


6.根据权利要求1所述的有限元模拟方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，
申请(专利权)人：上海圣之尧智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31