【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电磁超材料，涉及一种电磁超材料的仿真计算方法，尤其涉及一种考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法。
技术介绍
1、电磁超材料(electromagnetic metamaterials)是通过在传统媒质材料中嵌入某种几何结构单元，构造出自然媒质不具有的新型电磁特性的人工材料，通常由亚波长的结构单元经周期或非周期性排列构成。通过构建尺寸介于微观粒子和宏观物理场波长之间的人工微结构，增强对宏观电磁场特性的操纵能力，突破自然材料的能力边界。
2、电磁超材料的电磁波调控性能与其结构状态密切相关，对于共形设计的电磁超材料将随支撑结构协同变形；或者在高温、冲击环境下电磁超材料自身也将产生显著变形。这些变形将严重影响电磁超材料性能。
3、复杂变形下电磁超材料不再具备周期对称的结构特性，难以通过理论方法计算此状态下的电磁特性。为准确、快速预测复杂荷载作用变形下电磁超材料性能，可通过机器学习方法从海量数据中学习规律，建立结构变形与电磁超材料性能的内在关系。机器学习的预测效果依赖于学习数据规模，通常需要预先提供海量数据。一种可行方法是通过仿真软件进行大量运算，不断改变荷载工况并计算对应的电磁特性，作为原始学习数据。以上过程存在大量重复性工作。本申请致力于解决通过仿真软件大量运算获取不同荷载工况条件对应的电磁特性，增加学习数据规模；进而提升机器学习的预测效果的过程中，存在大量重复性工作的缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于为基于机器学习的结构变形与
2、为了实现上述目的，采用如下技术方案：
3、所述一种考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，包括如下步骤：
4、步骤一、建立电磁超材料有限元模型，根据实际工况设置超材料几何、材料、荷载以及边界条件参数，分别按照金属谐振层、介质层、金属地层设置单元集并建立计算文件；
5、优选地，电磁超材料有限元模型通过有限元分析软件建立；
6、优选地，所述计算文件为文本格式；
7、步骤一、具体包括如下子步骤：
8、s11、根据用户需要建立电磁超材料几何模型；
9、s12、将几何模型导入有限元分析软件，根据用户需要设置电磁超材料的材料参数；
10、s13、根据用户需要在有限元分析软件中设置荷载和约束条件；
11、s14、在有限元分析软件中对电磁超材料进行网格划分；
12、s15、在有限元分析软件中分别按照金属谐振层、介质层、金属地层设置单元集，并建立计算文件；
13、步骤二、编写修改源文件荷载参数得脚本文件，自动调用有限元分析软件计算超材料在荷载作用下的变形结果；
14、步骤二、具体包括如下子步骤：
15、s21、读取计算文件；
16、s22、将对应于荷载设置的命令行分割；
17、s23、在对应位置设置新荷载；
18、s24、更新荷载命令行；
19、s25、将更新的荷载命令写入新计算文件；
20、s26、提交计算文件并计算超材料在荷载作用下的变形结果；
21、步骤三、基于脚本文件将变形结果重新导入有限元分析软件并进行格式转换，然后按照前述单元集依次导出计算文件；
22、步骤三、具体包括如下子步骤：
23、s31、读取超材料在荷载作用下的变形结果，命名为新计算文件；
24、s32、导入变形计算后的有限元模型；
25、s33、删除多余单元集；
26、s34、按单元集建立模型；
27、s35、按单元集写入新计算文件；
28、步骤四，基于脚本文件将前述计算文件导入电磁仿真软件，根据实际工况设置电磁超材料的材料参数、边界条件及端口信号参数，提交计算，获得考虑荷载作用变形的电磁超材料结果；
29、步骤四、具体包括如下子步骤：
30、s41、导入外部有限元模型；
31、s42、根据外部有限元模型配置的参数设置边界条件；
32、s43、根据外部有限元模型配置的参数设置导入有限元模型的材料参数；
33、s44、根据外部有限元模型配置的参数设置端口信号参数；
34、s45、提交计算，获得考虑荷载作用变形的电磁超材料结果；
35、步骤五，基于脚本文件将电磁仿真软件仿真输出的考虑荷载作用变形的电磁超材料结果导出并保存；
36、步骤五、具体包括如下子步骤：
37、s51、根据外部有限元模型配置的参数选定待导出数据；
38、s52、根据外部有限元模型配置的参数导出数据并保存。
39、进一步地，步骤一中所述电磁超材料计算模型并非常规计算中选用的周期性单元模型，应为完整结构体，用于计算荷载作用下完整结构的变形状态；
40、进一步地，步骤一中所述电磁超材料建模过程中，遵循电磁超材料仿真计算常用设置规则，结构主法线方向应沿z向。
41、进一步地，步骤一中所述文本格式的计算文件为“.inp”后缀的abaqus计算文件；
42、进一步地，步骤三中所述待导入变形结果为“.odb”后缀的abaqus结果文件且按照金属谐振层、介质层、金属地层单元集分别进行并完成格式转换，每个单元集应保存为单独的计算文件，便于在电磁仿真软件中按对应区域设置材料属性；
43、进一步地，步骤三中所述保存出的计算文件包含节点及单元信息；
44、进一步地，步骤四中所述边界条件均设为“增加额外空间的开放边界”，即open(add space)，并在zmax、zmin方向设置电磁波输入/输出端口。
45、进一步地，步骤四中所述通过电磁仿真软件进行仿真计算时选用时域求解器(time domain solver)，原因是cst软件的频域求解器不支持外部导入有限元模型计算。
46、进一步地，步骤五中所述待导出电磁特性主要包括计算频率区间的s参数数据，保存为“.csv”格式的逗号分隔值格式文件，便于数据读取和分析。
47、有益效果
48、本专利技术提出的一种考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，与现有技术相比，具有如下益效果：
49、1.所述考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，可建立有限元仿真软件与三维电磁仿真软件的自动化联合仿真计算桥梁，突破现有电磁仿真软件仅能计算少数简单荷载变形工况下超材料电磁特性的应用瓶颈；
50、2.所述方法通过编写脚本文件自动修改荷载工本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，其特征在于，步骤一、具体包括如下子步骤：
3.根据权利要求1所述的考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，其特征在于，步骤一中所述电磁超材料计算模型并非常规计算中选用的周期性单元模型，为用于计算荷载作用下完整结构变形状态的完整结构体。
4.根据权利要求1所述的考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，其特征在于，步骤一中所述电磁超材料建模过程中，遵循电磁超材料仿真计算常用设置规则，结构主法线方向应沿z向。
5.根据权利要求1所述的考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，其特征在于，步骤二、具体包括如下子步骤：
6.根据权利要求1所述的考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，其特征在于，步骤三、具体包括如下子步骤：
7.根据权利要求1所述的考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，其特征在于，步骤三所述按照前述单元集依次导
8.根据权利要求1所述的考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，其特征在于，步骤四、具体包括如下子步骤：
9.根据权利要求1所述的考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，其特征在于，步骤四中所述通过电磁仿真软件进行仿真计算时应选用支持时域求解器或频域求解器的外部导入有限元模型。
10.根据权利要求1所述的考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，其特征在于，步骤五中所述电磁超材料，包括计算频率区间的S参数数据。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，其特征在于，步骤一、具体包括如下子步骤：
3.根据权利要求1所述的考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，其特征在于，步骤一中所述电磁超材料计算模型并非常规计算中选用的周期性单元模型，为用于计算荷载作用下完整结构变形状态的完整结构体。
4.根据权利要求1所述的考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，其特征在于，步骤一中所述电磁超材料建模过程中，遵循电磁超材料仿真计算常用设置规则，结构主法线方向应沿z向。
5.根据权利要求1所述的考虑荷载作用变形的电磁超材料自动化仿真计算方法，其特征在于，步骤二、具体包括如下子步骤：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：金城，张祎贝，迟百宏，王鹏飞，章琪，耿新宇，刘治东，解春雷，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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