一种薄壁拱形结构有限元近似计算方法及轻量化系统技术方案

技术编号:45599266 阅读:28 留言:0更新日期:2025-06-20 22:19
本发明专利技术涉及薄壁拱形结构的动力学跳跃行为仿真分析领域,特别涉及一种薄壁拱形结构有限元近似计算方法及轻量化系统。本发明专利技术具体提出一种薄壁拱形结构有限元近似计算方法及轻量化系统,先开展一次性的准静态平衡路径分析,获得每个增量步的最接近于零特征值,识别正负号变化前后的特征值,并开展两次的摄动有限元分析,获得近似的瞬态动力学跳跃参数和特征向量,基于最接近于零的特征值插值获得鞍点处近似的跳跃参数和特征向量,最后由高斯超几何函数获得近似瞬态跳跃响应,并提出了基于Python/C混合编程方法,实现了有限元分析系统的轻量化,能有效降低柔性浅拱鞍点瞬态跳跃分析的计算成本和分析难度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及柔性结构的微机电智能化应用和有限元仿真领域的,特别涉及一种薄壁拱形结构有限元近似计算方法及轻量化系统


技术介绍

1、薄壁拱形结构是一种拱高远小于长度的一种拱形结构,典型的几何形状为圆拱、抛物线拱等,柔性薄壁拱形结构指的是材料刚度较小,容易发生弹性变形的薄壁拱形结构,这类结构容易发生变形,其变形不代表结构失效,而是人为需要的,可以用于设计各种微机电控制元件。薄壁拱形存在鞍点失稳现象,图1给出了鞍点失稳现象的一个例子,即薄壁拱形结构在外载荷力下的载荷-变形平衡路径示意和对应的薄壁拱形构型图。在该例子中,原初薄壁拱形构型向上突起,加载初期,随着载荷缓慢增大,薄壁拱形中心产生向下的位移,系统仍处于平衡状态,变形量逐渐增大,当载荷达到鞍点处(即载荷最高点),系统处于临界平衡状态(对应鞍点构型),当载荷进一步增大时,薄壁拱形无法维持平衡态,会发生动力学形状跳跃,跳跃后的构型和鞍点构型相差较大。柔性薄壁拱形跳跃使薄壁拱形便于制作为开关型元件,普遍应用于微机电领域,如用金属薄片制作的薄壁拱形结构,通过直流电后,在均匀磁场作用下,可利用安培力作为驱动载荷,通本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种薄壁拱形结构有限元近似计算方法,其特征在于,至少包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种薄壁拱形结构有限元近似计算方法,其特征在于,步骤S1中根据薄壁拱形集合参数,建立薄壁拱形三维几何模型,并划分八节点六面体类型的实体有限元网格,输出节点和单元连接信息。

3.如权利要求2所述的一种薄壁拱形结构有限元近似计算方法,其特征在于,S2包括以下步骤:

4.如权利要求3所述的一种薄壁拱形结构有限元近似计算方法,其特征在于,S3包括以下步骤:

5.如权利要求4所述的一种薄壁拱形结构有限元近似计算方法,其特征在于,S4中的具体计算方法如下:...

【技术特征摘要】

1.一种薄壁拱形结构有限元近似计算方法,其特征在于,至少包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种薄壁拱形结构有限元近似计算方法,其特征在于,步骤s1中根据薄壁拱形集合参数,建立薄壁拱形三维几何模型,并划分八节点六面体类型的实体有限元网格,输出节点和单元连接信息。

3.如权利要求2所述的一种薄壁拱形结构有限元近似计算方法,其特征在于,s2包括以下步骤:

4.如权利要求3所述的一种薄壁拱形结构有限元近似计算方法,其特征在于,s3包括以下步骤:

5.如权利要求4所述的一种薄壁拱形结构有限元近似计算方法,其特征在于,s4中的具体计算方法如下:

6.如权利要求5所述的一种薄壁拱形结构有限元近似计算方法,其特征在于,获得零特征值对应的特征向量场,计算中取最接近于零的特征值对应的特征向量作为特征向量场的近似。

7.如权利要求6所述的一种薄壁拱形结构有限元近似计算方法,其特征在于,对特征向量的归一化,采用最大值归一化,即取各个分量的最大值,特征向量除以该最大值得到归一化的特征向量。

8.一种轻量化系统,其特征在于,使用了如权利要求7中...

【专利技术属性】
技术研发人员:颜孙挺郭顺松张伟陈永贵管陈锋唐萍滕国阳潘威陈啸林程茂
申请(专利权)人:浙江省特种设备科学研究院
类型:发明
国别省市:

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