一种高精度的有限元模型质量特性自动调整方法

摘要

本发明属于有限元模型质量特性自动调整方法，特别是涉及一种高精度的有限元模型质量特性的自动调整方法。本发明设计了一种高精度的有限元模型质量特性的自动调整方法。较传统方法相比，本发明设计的方法有以下两方面优点，具有较高的实际应用价值：(1)高精度。通过本发明的方法，可以对有限元模型的质量特性进行高精度的调整，可高精度地同时满足质量、质心坐标(x,y,z三方向)与转动惯量(x,y,z三方向)等7个量；(2)自动化。通过本发明的方法，在选取模型的目标节点后，不需要人工干预，通过程序自动实现有限元模型质量特性的自动调整。同时，本发明具有开放性的特点，具有很高的工程应用价值。

主权项

一种高精度的有限元模型质量特性自动调整方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、采集固体结构的实际外形和物理尺寸，建立有限元网格；步骤2、根据步骤1建立的有限元网格，计算有限元网格的质量特性，包括质量、质心坐标与转动惯量；步骤3、设置有限元模型质心坐标允许的误差；设置有限元模型转动惯量允许的误差；步骤4、计算得到真实物体质量与步骤2计算得到的有限元网格质量之间的差值；步骤5、在步骤1建立的有限元网格中，采集可能添加质量点的节点集合；步骤6、采集需要添加的质量点个数；步骤7、根据步骤4得到的差值与步骤6设置的质量点个数，得到每个质量点具有的质量为：步骤4得到的差值/步骤6设置的质量点个数；通过该步骤使有限元模型的总质量和实际质量相同；步骤8、通过穷举的方法，依次在步骤5采集的节点集合添加步骤6采集的质量点个数的质量点，每个质量点的质量为步骤7计算得到的每个质量点具有的质量；步骤9、根据步骤2计算得到的有限元网格的质量特性，计算得到步骤8中添加质量点之后的模型的特性；步骤10、将步骤9得到的添加质量点后的模型的质量特性与步骤2计算的有限元网格质量特性相比较：若两者的差值小于步骤3设置的有限元模型质心坐标允许的误差与有限元模型转动惯量允许的误差，则计算结束；这时，采集此时在步骤8中使用的节点编号、质量点的坐标与步骤7计算的每个质量点的质量，这些节点编号、质量点的坐标与质量点的质量便为有限元模型质量特性自动调整的最终方案；若两者的差值大于等于步骤3设置的有限元模型质心坐标允许的误差与有限元模型转动惯量允许的误差，则进行下一步骤；步骤11、若步骤8穷举计算结束时，依然不满足步骤10中计算结束的条件，则修改步骤5选取的节点集合与步骤6选取的质量点个数，然后循环步骤7－步骤10，直到步骤10中计算结束的条件满足为止；步骤12、若通过步骤11，仍然没有满足步骤10中的计算结束的条件，那么则修改步骤3中设置的有限元模型质心坐标允许的误差以及有限元模型转动惯量允许的误差，然后循环步骤5－步骤11，直到步骤10中计算结束的条件满足为止。