申请/专利权人：中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所

申请日：2021-11-08

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN114022641B

主分类号：G06T17/20

分类号：G06T17/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2022.02.25#实质审查的生效;2022.02.08#公开

摘要：本发明公开了一种含凹坑缺陷蜂窝夹芯板的有限元网格生成方法。该有限元网格生成方法包括以下步骤：计算蜂窝夹芯板在长度宽度方向的蜂窝数目；构建蜂窝夹芯板各种组件的几何模型；生成蜂窝夹芯板几何模型；生成蜂窝夹芯板有限元网格模型；生成凹坑缺陷；获得含凹坑缺陷蜂窝夹芯板有限元网格模型。该有限元网格生成方法，只要给出含凹坑缺陷蜂窝夹芯板的外形尺寸，就能够自动构建相应蜂窝夹芯板的有限元网格模型；只要给出凹坑缺陷参数，就能够自动构建相应含凹坑缺陷蜂窝夹芯板的有限元网格模型；能够为高效开展不同凹坑缺陷参数对蜂窝夹芯板力学性能影响的对比分析工作提供技术支持，特别适合应用于含凹坑缺陷蜂窝夹芯板力学性能评估。

主权项：1.一种含凹坑缺陷蜂窝夹芯板的有限元网格生成方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.计算蜂窝夹芯板在长度宽度方向的蜂窝数目；根据蜂窝夹芯板的外形尺寸，即总长L、总宽W、总高H、蜂窝边长l0、蜂窝高度h0，计算L-2l03l0，并取整后得nx，则长度方向蜂窝数目为2nx+1；计算并取整后得ny，则宽度方向蜂窝数目为ny；S2.构建蜂窝夹芯板各种组件的几何模型；将蜂窝夹芯板分解为三种基本组件，分别为直角三角形、正六边形棱柱壳体、等腰梯形；在通用有限元软件的GUI界面中，创建组件Ⅰ的直角三角形的几何模型，将直角顶点约束在坐标系原点，长边与坐标系+Y轴重合，短边与坐标系+X轴重合，短边所对内角为30°，初始斜边长度设置为任一大于0的常数值const1，提取直角三角形创建过程所对应的命令流，并用蜂窝边长l0替换const1；在通用有限元软件的GUI界面中，创建组件Ⅱ的正六边形棱柱壳体的几何模型，正六边形的几何中心约束在坐标系原点，一组对边与坐标系X轴平行，初始边长设置为任一大于0的常数值const2，利用正六边形创建高度为h0的棱柱并对棱柱进行抽壳处理，提取正六边形创建过程所对应的命令流，并用蜂窝边长l0替换const2；在通用有限元软件的GUI界面中，创建组件Ⅲ的等腰梯形的几何模型，等腰梯形的长平行边的中点约束在坐标系原点，短平行边与坐标系X轴平行并位于坐标系X轴的上方，设置长平行边与斜边的夹角为60°，初始斜边长度设置为任一大于0的常数值const3，提取等腰梯形创建过程所对应的命令流，并用蜂窝边长l0替换const3；S3.生成蜂窝夹芯板几何模型；S31.编程构建由点0,0,0指向点的参考轴，并沿着参考轴对组件Ⅱ进行间距为数目为2的线性阵列，形成新的组件ⅡB；沿着坐标系+X轴和坐标系+Y轴对组件Ⅱ同时分别进行间距为3l0数目为nx+1、间距为数目为ny的线性阵列，沿着坐标系+X轴和坐标系+Y轴对组件ⅡB同时分别进行间距为3l0数目为nx、间距为数目为ny-1的线性阵列；S32.基于平面对组件Ⅲ进行镜像得组件ⅢB，沿着矢量移动组件ⅢB，沿着坐标系+X轴和坐标系+Z轴对组件ⅢB同时分别进行间距为3l0数目为nx、间距为蜂窝高度h0数目为2的线性阵列；沿着矢量移动组件Ⅲ，沿着坐标系+X轴和坐标系+Z轴对组件Ⅲ同时分别进行间距为3l0数目为nx、间距为蜂窝高度h0数目为2的线性阵列；S33.基于平面对组件Ⅰ进行镜像得组件ⅠB，沿着矢量移动组件ⅠB，沿着坐标系+Y轴和坐标+Z轴对组件ⅠB同时分别进行间距为数目为ny、间距为蜂窝高度h0数目为2的线性阵列；S34.基于平面x＝0对组件Ⅰ进行镜像得组件ⅠC，沿着矢量移动组件ⅠC，沿着坐标系+Y轴和坐标+Z轴对组件ⅠC同时分别进行间距为数目为ny、间距为蜂窝高度h0数目为2的线性阵列；S35.基于平面x＝0对组件ⅠB进行镜像得组件ⅠD，沿着矢量移动组件ⅠD，沿着坐标系+Y轴和坐标+Z轴对组件ⅠD同时分别进行间距为数目为ny、间距为蜂窝高度h0数目为2的线性阵列；沿着矢量移动组件Ⅰ，沿着坐标系+Y轴和坐标+Z轴对组件Ⅰ同时分别进行间距为数目为ny、间距为蜂窝高度h0数目为2的线性阵列；S4.生成蜂窝夹芯板有限元网格模型；在组件Ⅰ、组件Ⅱ、组件Ⅲ的每条边长上均布置数目为任一正整数值const4的网格种子，采用四边形网格对所有组件进行离散，得到各组件的有限元网格模型；对步骤S3中生成的蜂窝夹芯板几何模型所对应的有限元网格模型进行节点等效并删除重复网格；提取生成蜂窝夹芯板有限元网格模型所对应的命令流，并用网格种子数n0替换const4；S5.生成凹坑缺陷；计算步骤S4生成的蜂窝夹芯板有限元网格模型下面板的几何中心p0的坐标，得到几何中心p0的坐标为选择蜂窝夹芯板下面板上以几何中心p0为圆心、半径为凹坑半径d02的圆形区域内的所有节点，以所选节点的数目为循环数构建循环，依次修改所选节点的z坐标，修改后所选节点的z坐标为其中d1为凹坑深度，r1为中间参数，r1值为r为节点距几何中心p0的距离；S6.获得含凹坑缺陷蜂窝夹芯板有限元网格模型，结束。

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