【技术实现步骤摘要】
一种基于等效质点假设的热力特性数值模拟方法及系统
本专利技术属于数值模拟算法相关
，更具体地，涉及一种基于等效质点假设的热力特性数值模拟方法及系统。
技术介绍
目前铸造过程中热应力模拟技术主要基于有限元法、有限体积法和有限差分法等数值模拟方法。有限差分法应用于温度场的模拟较为成熟，但对几何形状不规则的复杂零件进行模拟时受到一定限制；有限元法能适应复杂形状的零件，但有限元法计算过程较为复杂，且计算量较大。铸造过程中热应力模拟采用的理论模型都是描述热弹塑性力学问题的偏微分方程，该方程基于静力平衡、几何关系和本构方程，以及物体表面上外载荷和内应力的受力平衡所构建，在这种理论模型的框架下，热力过程被描述为准静态过程，即过程中系统偏离平衡状态无限小且随时恢复平衡状态。基于此种情况，目前的研究和商业软件都采用静态的隐式算法来计算热应力，这种方法在每一增量步内都需要对静态平衡方程进行迭代求解，并且每次迭代都需要求解大型的线性方程组，虽然隐式算法中的增量步相较显式算法而言要大得多，但实际计算过程中受到非线性程度的限制，并且对于...
【技术保护点】
1.一种基于等效质点假设的热力特性数值模拟方法，其特征在于，所述方法包括：/nS1，将三维实体等效为由多个等效质点组成的空间几何；/nS2，为相邻的等效质点间建立连接关系，并获取时刻t时所述连接关系中的热平衡距离和几何平衡距离以及温度场，其中，所述热平衡距离为两等效质点间与温度相关的等效距离，所述几何平衡距离为确定温度下等效质点与其相邻等效质点的稳态几何距离；/nS3，获取下一时刻t+dt时的温度场，根据时刻t与时刻t+dt的温差更新所述热平衡距离，并根据更新后的所述热平衡距离获得对应的更新后的几何平衡距离，以此方式直至温度场变化结束，进而获取所述三维实体在整个温度场变化过程中的热变形。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于等效质点假设的热力特性数值模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
S1，将三维实体等效为由多个等效质点组成的空间几何；
S2，为相邻的等效质点间建立连接关系，并获取时刻t时所述连接关系中的热平衡距离和几何平衡距离以及温度场，其中，所述热平衡距离为两等效质点间与温度相关的等效距离，所述几何平衡距离为确定温度下等效质点与其相邻等效质点的稳态几何距离；
S3，获取下一时刻t+dt时的温度场，根据时刻t与时刻t+dt的温差更新所述热平衡距离，并根据更新后的所述热平衡距离获得对应的更新后的几何平衡距离，以此方式直至温度场变化结束，进而获取所述三维实体在整个温度场变化过程中的热变形。
2.根据权利要求1所述的数值模拟方法，其特征在于，所述更新后的所述热平衡距离的计算公式为：
其中，为t+dt时刻的热平衡距离，也即更新后的所述热平衡距离，为t时刻的热平衡距离，T1为等效质点P1处在dt时间内的温度变化，T2为等效质点P2处在dt时间内的温度变化，所述等效质点P1与等效质点P2为相邻连接的两等效质点，α为(T1+T2)/2温度下材料的热膨胀系数。
3.根据权利要求2所述的数值模拟方法，其特征在于，步骤S3中，根据更新后的所述热平衡距离获得对应的更新后的几何平衡距离具体为：
S31，获取等效质点Pi的热平衡位移向量和几何位移向量，其中，所述热平衡位移向量为以原点为起点并以热平衡位置为终点的向量，所述几何位移向量为以原点为起点并以计算的几何位置为终点的向量，所述等效质点Pi为与等效质点P相邻连接的向量，i＝1……N，N为与等效质点P相邻连接的等效质点的总个数；
S32，根据所述热平衡位移向量和几何位移向量获取所述等效质点P的几何位移趋势向量；
S33，将所述几何位移趋势向量作用于所述等效质点P获得迭代后的所述等效质点P的几何位置；
S34，重复执行步骤S31～S33，直至计算的所述几何位移趋势向量小于预设值，即获得更新后的所述等效质点P的几何平衡位置。
4.根据权利要求3所述的数值模拟方法，其特征在于，所述等效质点P的几何位移趋势向量ds的计算公式为：
其中，E为迭代系数，0≤E≤1，为所述热平衡位移向量，为所述几何位移向量。
5.根据权利要求1所述的数值模拟方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷亚军，庞楠，周建新，计效园，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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