【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工程结构减振的计算机模拟领域，特别是涉及一种惯容有限元模拟方法、软件装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
1、2002年，英国人smith在力学与电学间力-电流类比研究过程中首次提出“惯容”的概念并将之理论化，自此之后惯容得到了广泛研究。惯容是一种新型两端点力学元件，其特性是两端点具有等大反向的力，且力的大小与两端点相对加速度成正比，比值称为“惯容系数”或“表观质量”，即其中是两端点的加速度，b是惯容系数或表观质量，其单位是kg，惯容中储存的动力势能是惯容概念自提出以来就新诞生了各式各样的惯容机构，这些惯容机构都具有传动机构、惯性机构和两个能相对运动的端点这三项要素。传动机构体现位移的转化、力的传递关系，传动机构包括机械传动机构、液力式传动机构以及电磁式传动机构等。惯性机构即在某种传动机构驱使下基于某种惯性放大机制放大了装置惯性的机构，可以划分为基于平动转动转换惯性放大机制的惯容、基于流速改变惯性放大机制的惯容、基于电磁感应惯性放大机制的惯容等几大类别。对惯容理论的研究和对惯容机构试验测定表明，惯容系数可以远大于物体自身的物理质量，具有包括惯性放大、阻尼增效、通高频阻低频、负刚度、拓宽减振频带和反共振等多种优点。
2、目前国内外学者也将惯容理论和惯容机构成功运用到了f1方程式赛车、摩托车、ntt大楼抗震及张家界大峡谷玻璃桥减振等实际工程中，并取得了较好的成果。这也进一步预示了惯容机构对于汽车、列车、航空、桥梁和海洋工程等众多工程领域的振动控制具有广泛的应用前景。
3、但针对惯容振动控制的理论
4、有限元方法及大型通用有限元软件平台可以处理特殊的几何与材料特性、各种复杂荷载与边界条件，允许对结构灵活的建模、精准的求解和便捷的分析，长期服务于大型工程结构设计优化。然而，由于惯容单元是新提出的一种力学概念且其有限元模拟方法不太成熟，当前各大型通用有限元软件平台(如ansys，abaqus等)还缺乏惯容力学元件对应的“惯容单元”，限制了基于有限元法和大型通用有限元软件平台开展含惯容大型工程结构减振设计，制约了惯容在大型工程结构中的实际应用。
5、基于此现状，本专利公开一种惯容单元有限元模拟方法，以期促进基于有限元法的惯容系统研究和惯容在工程结构减振中的设计优化与应用。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种惯容有限元模拟方法、软件装置、电子设备及存储介质。
2、第一个方面，本申请提供了一种惯容有限元模拟方法，包括如下步骤：
3、获取惯容机构的结构参数，所述结构参数包括所述惯容机构的尺寸信息和位置信息；
4、根据所述结构参数和有限元平台，在所述有限元平台的局部坐标系中，模拟所述惯容机构中刚性拉杆和飞轮的物理力学属性；
5、根据所述惯容机构中齿条对刚性拉杆和飞轮的转换作用，以及所述物理力学属性，模拟所述惯容机构的平动-转动转换和惯性放大机制；
6、获取所述惯容机构的受力信息和约束信息，结合所述平动-转动转换和惯性放大机制，实现有限元平台下所述惯容机构的模拟。
7、在第一个方面的某些实现方式中，所述在所述有限元平台的局部坐标系中的步骤包括：
8、在有限元平台的空间全局坐标系内构建空间局部坐标系，所述局部坐标系为笛卡尔坐标系；
9、使得惯容主轴沿所述局部坐标系的y轴方向。
10、结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述模拟所述惯容机构的平动-转动转换和惯性放大机制的步骤，包括：
11、根据所述转换作用，构建惯容两端点轴向平动位移与飞轮转角位移的约束方程和转换公式，以确定所述刚性拉杆与所述飞轮之间的平动或转动位移转换关系；
12、在所述有限元平台中构建惯容两端点轴向力与飞轮上力矩的转换关系，结合所述平动或转动位移转换关系，实现对所述惯容机构的平动-转动转换和惯性放大机制的模拟。
13、结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述实现有限元平台下所述惯容机构的模拟的步骤，具体包括：
14、根据所述受力信息和所述约束信息，设置所述惯容机构与关联结构的连接关系信息；
15、结合所述有限元平台中模拟的所述平动-转动转换和惯性放大机制，完成对所述惯容机构的惯容有限元模拟。
16、结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述实现有限元平台下所述惯容机构模拟的步骤之后，还包括：
17、在所述有限元平台的全局坐标系中，再构建除所述惯容机构之外的关联结构；
18、根据所述关联结构与所述惯容机构的实际连接关系，接收施加在所述关联结构和所述惯容机构上的外载荷信息；
19、以有限元平台的计算流程求解运行，得到所述惯容与所述关联结构的动态响应数据。
20、结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述惯容机构包括齿轮齿条式机构或滚珠丝杆式机构。
21、第二个方面，本申请提供了一种惯容单元有限元模拟软件装置，包括：
22、第一模块，用于获取惯容机构的结构参数，所述结构参数包括所述惯容机构的尺寸信息和位置信息；
23、第二模块，用于根据所述结构参数和有限元平台，在所述有限元平台的局部坐标系中，模拟所述惯容机构中刚性拉杆和飞轮的物理力学属性；
24、第三模块，用于根据所述惯容机构中齿条对刚性拉杆和飞轮的转换作用，以及所述物理力学属性，模拟所述惯容机构的平动-转动转换和惯性放大机制；
25、第四模块，用于获取所述惯容机构的受力信息和约束信息，结合所述平动-转动转换和惯性放大机制，实现有限元平台下所述惯容机构的模拟。
26、在第二个方面的某些实现方式中，所述第四模块还用于在所述有限元平台的全局坐标系中，再构建除所述惯容机构之外的关联结构，根据所述关联结构与所述惯容机构的实际连接关系，接收施加在所述关联结构和所述惯容机构上的外载荷信息，以有限元平台的计算流程求解运行，得到所述惯容与所述关联结构的动态响应数据。
27、第三个方面，本申请提供了一种电子设备，包括：
28、一个或多个处理器；
29、存储器；
30、一个或多个程本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种惯容有限元模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的惯容有限元模拟方法，其特征在于，所述在所述有限元平台的局部坐标系中的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的惯容有限元模拟方法，其特征在于，所述模拟所述惯容机构的平动-转动转换和惯性放大机制的步骤，包括：
4.根据权利要求1所述的惯容有限元模拟方法，其特征在于，所述实现有限元平台下所述惯容机构的模拟的步骤，具体包括：
5.根据权利要求1所述的惯容有限元模拟方法，其特征在于，所述实现有限元平台下所述惯容机构模拟的步骤之后，还包括：
6.根据权利要求1所述的惯容有限元模拟方法，其特征在于，所述惯容机构包括齿轮齿条式机构或滚珠丝杆式机构。
7.一种惯容单元有限元模拟软件装置，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的惯容单元有限元模拟软件装置，其特征在于，所述第四模块还用于在所述有限元平台的全局坐标系中，再构建除所述惯容机构之外的关联结构，根据所述关联结构与所述惯容机构的实际连接关系，接收施加在所述关联结构和所述惯容机构上的外
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1～6中任一所述的惯容有限元模拟方法。
...【技术特征摘要】
1.一种惯容有限元模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的惯容有限元模拟方法，其特征在于，所述在所述有限元平台的局部坐标系中的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的惯容有限元模拟方法，其特征在于，所述模拟所述惯容机构的平动-转动转换和惯性放大机制的步骤，包括：
4.根据权利要求1所述的惯容有限元模拟方法，其特征在于，所述实现有限元平台下所述惯容机构的模拟的步骤，具体包括：
5.根据权利要求1所述的惯容有限元模拟方法，其特征在于，所述实现有限元平台下所述惯容机构模拟的步骤之后，还包括：
6.根据权利要求1所述的惯容有限元模拟方法，其特征在于，所述惯容机构包括齿轮齿条式机构或滚珠丝杆式机构。
7.一...
【专利技术属性】
技术研发人员：石灿，周瑜，徐磊，张颖，杜彦良，李昀，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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