一种基于实测数据的圆形表面微观有限元网格生成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于实测数据的圆形表面微观有限元网格生成方法，步骤包括：生成样本数据文件；构建理想圆形表面的几何模型和网格模型；创建理想圆形表面有限元网格生成脚本文件；创建样本数据数组；获取理想圆形表面网格模型中的所有节点；依次逐个更新所有节点的z向坐标；获得圆形表面的微观有限元网格模型。本发明专利技术在对轮廓仪实测数据进行合理抽样，设置合适的参数后，即可自动构建圆形表面的微观有限元网格模型，能有效提高建模效率、分析不同参数对微观有限元网格模型的影响。参数对微观有限元网格模型的影响。参数对微观有限元网格模型的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于实测数据的圆形表面微观有限元网格生成方法


[0001]本专利技术涉及接触界面传热数值仿真分析领域，具体来说，涉及一种基于实测数据的圆形表面微观有限元网格生成方法。

技术介绍

[0002]低温风洞内，结构零部件之间存在着多种几何外形、多种尺寸大小的接触界面。接触界面极大提高了该处的接触热阻，严重影响着结构的传热性能。因此，低温结构的热力学分析势必要考虑零部件之间的接触界面传热。接触界面的传热模拟一直是国内外学者的研究热点之一，主要难点在于高精度接触热阻的获取。为获取接触界面的接触热阻，以往一般通过试验进行测量，或直接选用经验值。试验测量不仅需要花费大量的时间，而且成本高昂；直接选用经验值则无法保证热力学分析结果的可靠性和准确性。因此，开展数值仿真方法研究成为获取高精度接触热阻的热门途径。研究表明接触界面存在大量的微细凸起，使得接触界面传热过程中实际接触面积远小于名义接触面积，因此接触界面的精细模拟成为接触传热数值仿真分析的关键和难点之一。

技术实现思路

[0003]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种基于实测数据的圆形表面微观有限元网格生成方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
[0004]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]一种基于实测数据的圆形表面微观有限元网格生成方法，包括以下步骤：
[0006]S1、生成样本数据文件：利用加工表面的对称性，从轮廓仪实测数据中提取一半数据并进行倒序处理，分析数据的周期性并获得一个周期内的平均数据量n0；对所提取的一半数据进行抽样并形成样本数据文件；
[0007]S2、构建理想圆形表面的几何模型和网格模型：在通用有限元软件UI界面依次输入关键参数，构建理想圆形表面的几何模型和网格模型，关键参数包括：圆形表面的圆心(x0，y0)和半径r，网格模型的单元边长l，其中网格模型的单元边长l为可变关键参数；
[0008]S3、创建理想圆形表面有限元网格生成脚本文件：提取圆形表面几何模型和网格模型构建过程中产生的命令流，把可变关键参数l设置为变量，并用变量替换命令流中关键参数对应的常值，获得参数驱动的理想圆形表面有限元网格生成脚本文件；
[0009]S4、创建样本数据数组:在步骤S3创建的脚本文件中，编程实现步骤S1中样本数据文件的读取，并创建样本数据数组；
[0010]S5、获取理想圆形表面网格模型中的所有节点:在步骤S4更新后的脚本文件中，编程构建虚拟长方体，使得理想圆形表面网格模型的所有节点均被包含在内，并实现所有节点的获取；
[0011]S6、依次逐个更新所有节点的z向坐标:在步骤S5更新后的脚本文件中，编程实现逐个提取所有节点的坐标(x
i
,y
i
)，计算节点与圆心(x0，y0)的距离d
i
，计算d
i
/l并对其进行
取整，把取整后所得的数值视为步骤S4所创建数组的序列号，提取该序列号所对应的数据z
i
并替换节点的初始z向坐标；
[0012]S7、获得圆形表面的微观有限元网格模型。
[0013]进一步地，在步骤S1中，轮廓仪实测数据为圆形表面各测点微观高度值z
i
。
[0014]进一步地，在步骤S1中，在从轮廓仪实测数据中提取一半数据时，根据采样定理，以一个周期内平均数据量n0的一半为抽样步长n进行提取。
[0015]进一步地，在步骤S3中，该变量为轮廓仪分辨率res与抽样步长n的乘积，其公式为l＝res
×
n。
[0016]进一步地，在步骤S6中，计算节点与圆心(x0，y0)的距离公式为
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]1、本专利技术提供的一种基于实测数据的圆形表面微观有限元网格生成方法，对轮廓仪实测数据进行合理抽样后，可自动构建圆形表面的微观有限元网格模型，能有效提高建模效率；
[0019]2、本专利技术提供的一种基于实测数据的圆形表面微观有限元网格生成方法，通过设置不同的参数，如单元边长等，可高效对比分析不同参数对微观有限元网格模型的影响。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是根据本专利技术实施例的实测数据；
[0022]图2是根据本专利技术实施例的一半实测数据；
[0023]图3是根据本专利技术实施例的抽样数据；
[0024]图4是根据本专利技术实施例的理想圆形表面；
[0025]图5是根据本专利技术实施例的理想圆形表面网格模型；
[0026]图6是根据本专利技术实施例的虚拟长方体；
[0027]图7是根据本专利技术实施例的圆形表面微观有限元网格模型。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]实施例一：
[0030]圆形表面一般采用旋转切削加工而成，其表面微型凸起一般具有轴对称特征，因此只需轮廓仪测针在圆形表面走一条经过圆心且足够长的直线，即可获得圆形表面微型凸
起的主要信息。
[0031]鉴于上述圆形表面的实际特点，根据本专利技术的实施例，
[0032]一种基于实测数据的圆形表面微观有限元网格生成方法，包括以下步骤：
[0033]S1、生成样本数据文件：利用加工表面的对称性，从轮廓仪实测数据中提取一半数据并进行倒序处理，分析数据的周期性并获得一个周期内的平均数据量n0；对所提取的一半数据进行抽样并形成样本数据文件；
[0034]S2、构建理想圆形表面的几何模型和网格模型：在通用有限元软件UI界面依次输入关键参数，构建理想圆形表面的几何模型和网格模型，关键参数包括：圆形表面的圆心(x0，y0)和半径r，网格模型的单元边长l，其中网格模型的单元边长l为可变关键参数；
[0035]S3、创建理想圆形表面有限元网格生成脚本文件：提取圆形表面几何模型和网格模型构建过程中产生的命令流，把可变关键参数l设置为变量，并用变量替换命令流中关键参数对应的常值，获得参数驱动的理想圆形表面有限元网格生成脚本文件；
[0036]S4、创建样本数据数组:在步骤S3创建的脚本文件中，编程实现步骤S1中样本数据文件的读取，并创建样本数据数组；
[0037]S5、获取理想圆形表面网格模型中的所有节点:在步骤S4更新后的脚本文件中，编程构建虚拟长方体，使得理想圆形表面网格模型的所有节点均被包含在内，并实现所有节点的获取；
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于实测数据的圆形表面微观有限元网格生成方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、生成样本数据文件：利用加工表面的对称性，从轮廓仪实测数据中提取一半数据并进行倒序处理，分析数据的周期性并获得一个周期内的平均数据量n0；对所提取的一半数据进行抽样并形成样本数据文件；S2、构建理想圆形表面的几何模型和网格模型：在通用有限元软件UI界面依次输入关键参数，构建理想圆形表面的几何模型和网格模型，关键参数包括：圆形表面的圆心(x0，y0)和半径r，网格模型的单元边长l，其中网格模型的单元边长l为可变关键参数；S3、创建理想圆形表面有限元网格生成脚本文件：提取圆形表面几何模型和网格模型构建过程中产生的命令流，把可变关键参数l设置为变量，并用变量替换命令流中关键参数对应的常值，获得参数驱动的理想圆形表面有限元网格生成脚本文件；S4、创建样本数据数组:在步骤S3创建的脚本文件中，编程实现步骤S1中样本数据文件的读取，并创建样本数据数组；S5、获取理想圆形表面网格模型中的所有节点:在步骤S4更新后的脚本文件中，编程构建虚拟长方体，使得理想圆形表面网格模型的所有节点均被包含在内，并实现所有节点的获取；S6、依次逐个更新所有节点的z向坐标:在步骤S5更新后的脚本文件中，编程实现逐个提取所有节点的坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋国庆，麻越垠，马斌，陈万华，聂徐庆，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心设备设计及测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：