一种考虑网格变形的有限元分析装置、方法、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种考虑网格变形的有限元分析装置、方法、设备及介质，涉及有限元数值分析领域。装置包括：用于创建原始网格和非位移问题对象的未变形计算模块，用于创建变形网格和位移问题对象的变形计算模块，用于有限元数据计算的有限元更新模块，用于力学方程求解的求解器模块以及用于选择将变形网格的力学响应数据还是原始网格的力学响应数据传入有限元更新模块进行计算，并组变形问题力学方程还是未变形问题力学方程。通过分别存储和处理非位移问题和位移问题，实时更新节点位移和有限元数据，确保变形过程中的几何和力学行为被准确捕捉，同时避免了不必要的重复计算，显著提高了大变形问题的计算精度和稳定性，提升了计算效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有限元数值分析，尤其涉及一种考虑网格变形的有限元分析装置、方法、设备及介质。

技术介绍

1、燃料棒是核反应堆的核心组件，对燃料棒的性能进行深入分析和优化，是提升核能发电效率和保障核电站长期稳定运行的关键。燃料棒在实际应用中，不仅涉及化学能的释放，还伴随着复杂的结构响应，这些结构响应包括热应力、机械应力、材料蠕变和疲劳等，对燃料棒的性能和寿命有着重要影响。因此，对燃料棒的结构响应进行准确的数值模拟，是核能工程中的一个重要课题。

2、目前反应堆数值开发框架已研发了基于小变形理论的热力耦合模块，然而小变形理论具有一定的局限性。核反应堆运行过程中，燃料棒会经历高温、高压和高辐射环境，这些极端条件会导致燃料棒发生显著的变形和应力变化，而小变形理论无法准确捕捉这些大变形情况下的应力应变特性，从而影响了燃料性能分析的精度和可靠性。此外，大变形问题通常伴随着非线性材料行为，进一步增加了计算的复杂度和难度。

3、上述问题不仅显著增加了核反应堆计算的复杂性，还可能引入额外的误差，严重影响计算结果的准确性和可靠性。>

4、为了准确本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种考虑网格变形的有限元分析装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的考虑网格变形的有限元分析装置，其特征在于，所述变形判断模块被配置为：在每个计算时间步，基于所述变形网格的几何形状，判断是否为变形问题；

3.根据权利要求1所述的考虑网格变形的有限元分析装置，其特征在于，所述变形判断模块被配置为：基于指定参数判断是否为变形问题；若所述指定参数指示变形问题，则将所述变形网格的力学响应参数传入所述有限元更新模块，若所述指定参数指示非变形问题，则将所述原始网格的力学响应参数传入所述有限元更新模块，所述指定参数由输入卡传入。

4.根据权利要求1-3...

【技术特征摘要】

1.一种考虑网格变形的有限元分析装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的考虑网格变形的有限元分析装置，其特征在于，所述变形判断模块被配置为：在每个计算时间步，基于所述变形网格的几何形状，判断是否为变形问题；

3.根据权利要求1所述的考虑网格变形的有限元分析装置，其特征在于，所述变形判断模块被配置为：基于指定参数判断是否为变形问题；若所述指定参数指示变形问题，则将所述变形网格的力学响应参数传入所述有限元更新模块，若所述指定参数指示非变形问题，则将所述原始网格的力学响应参数传入所述有限元更新模块，所述指定参数由输入卡传入。

4.根据权利要求1-3任一项所述的考虑网格变形的有限元分析装置，其特征在于，所述变形网格在每个计算时间步的几何形状为上一计算时间步的变形网格的节点坐标加上节点位移；所述节点位移通过所述求解器模块基于非线性力学方程求解得到。

5.根据权利要求1-3任一项所述的考虑网格变形的有限元分析装置，其特征在于，所述有限元数据包括用于组装所述非线性力学方程的残差向量和雅克比矩阵。

6.根据权利要求1所述的考虑网格变形的有限元分析装置，其特征在于，所述变形计算模块被配置为：在检测到位移变量名称时，复制一份原始网格作为变形网格，并基于所述变形网格创建位移问题对象；所述位移变量名称由输入卡传入。

【专利技术属性】
技术研发人员：向迪，强胜龙，崔显涛，刘振海，曾未，张斌斌，齐飞鹏，汪渊，宫兆虎，刘远，李治刚，辛勇，汤琪芬，王杰，杨广亮，马超，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：