專利名稱：一種有限元溫度場結(jié)果的映射方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有限元溫度場分析結(jié)果在不同模型之間的映射，特別適用于由IDEAS模型的溫度場結(jié)果映射到PATRAN模型的溫度場。
背景技術：
衛(wèi)星在軌熱變形計算一般要經(jīng)過兩個步驟:I)在軌溫度場計算2)以溫度場作為載荷計算結(jié)構(gòu)熱變形目前的商業(yè)軟件中已有多個產(chǎn)品可以實現(xiàn)上述功能:I) 1-DEAS、UGNX 和 FEMAP1-DEAS、UGNX 和 FEMAP 均為 SIEMENS 公司的產(chǎn)品，1-DEAS 和 UGNX 以 TMG 模塊計算衛(wèi)星在軌溫度場，然后用結(jié)構(gòu)分析模塊計算相應溫度場下的結(jié)構(gòu)變形。2) PATRANPATRAN是MSC公司的產(chǎn)品，以SINDA/G模塊計算衛(wèi)星在軌溫度場，然后用NASTRAN計算相應溫度場下的結(jié)構(gòu)變形。如果熱分析模型和結(jié)構(gòu)分析模型是同一模型的話，上述兩個系列的產(chǎn)品都能夠非常容易的計算衛(wèi)星的在軌熱變形。但是，如果熱分析模型和結(jié)構(gòu)分析模型不同，則需要一個溫度場的映射過程(即maping過程)，1-DEAS、UGNX和PATRAN都具有溫度場的映射功能，但前提是兩個模型是同一環(huán)境下建模。當兩個模型由不同軟件建模時，1-DEAS軟件的溫度場計算結(jié)果尚沒有方便直接的方法可以實現(xiàn)到PATRAN模型的溫度場映射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術解決問題是:克服現(xiàn)有技術的不足，實現(xiàn)溫度場在不同有限元模型之間的映射。具體而言，本發(fā)明實現(xiàn)了從IDEAS模型計算的溫度場到PATRAN模型溫度場的映射，為溫度場在不同模型之間進行映射提供了 一種新方法。本發(fā)明的技術解決方案是:一種有限元溫度場結(jié)果的映射方法，步驟如下:(I)利用IDEAS軟件求解待分析對象映射源模型的溫度場，獲得包含模型信息的INPF文件和包含節(jié)點溫度信息的tmgtempn.unv文件；所述的模型信息包括單元信息和節(jié)點坐標；(2)從INPF文件中提取模型信息,從tmgtempn.unv文件中提取節(jié)點的溫度信息，利用提取的信息生成bdf格式形式的NASTRAN模型；(3)將上述生成的NASTRAN模型導入PATRAN軟件中；(4)在PATRAN軟件中，將導入的NASTRAN模型的溫度場映射到PATRAN軟件的目標模型上，實現(xiàn)從IDEAS模型計算的溫度場到PATRAN模型溫度場的映射。所述步驟⑵的具體實現(xiàn)步驟如下:(2.1)從INPF文件中提取節(jié)點坐標:搜索INPF文件，當?shù)谝淮嗡阉鞯竭B續(xù)的只有第一列為-1的兩行時，則依次提取每行的數(shù)據(jù)，直至出現(xiàn)第一列只有-1的行結(jié)束；提取每行的第一個數(shù)據(jù)填充在NASTRAN模型節(jié)點信息的節(jié)點編號位置，每行的后三個數(shù)據(jù)依次作為該節(jié)點編號下的X、Y、Z坐標填充在NASTRAN模型節(jié)點信息的相應位置；(2.2)從INPF文件中提取單元信息:搜索INPF文件，搜索到SURFACE關鍵字時，將該關鍵字前第一個數(shù)據(jù)填充到NASTRAN模型單元信息的單元編號位置，將該關鍵字后第三個數(shù)據(jù)填充到NASTRAN模型單元信息的屬性編號位置，該關鍵字對應行中第三個數(shù)據(jù)之后的數(shù)據(jù)作為該單元的節(jié)點編號填充到NASTRAN模型單元信息的相應節(jié)點編號位置；(2.3)根據(jù)INPF文件，生成單元特性信息和單元類型信息，單元特性的數(shù)量和INPF文件中的數(shù)量一致，單元特性中引用的材料特性可任意定義為NASTRAN認可的各向同性材料；單元的類型根據(jù)SURFACE關鍵字后的節(jié)點數(shù)目確定，具體而言就是，2個節(jié)點對應CROD單元，三個節(jié)點對應CTRIA3，四個節(jié)點對應CQUAD4單元。(2.4)從tmgtempn.unv文件中提取節(jié)點編號及該編號對應的溫度值，將其轉(zhuǎn)換為NASTRAN的溫度載荷信息；完成bdf格式的NASTRAN模型的建立。當IDEAS中的映射源模型與PATRAN中的目標模型單位制不同時，在步驟(2.1)前需要進行坐標變換和比例縮放，以實現(xiàn)單位轉(zhuǎn)換和空間平移。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比有益效果為:I)利用本發(fā)明，可以在脫離IDEAS軟件環(huán)境的條件下，實現(xiàn)對IDEAS溫度場結(jié)果的處理。2)可以對不同軟件環(huán)境下的模型進行溫度場映射。3)對導入的不同單元特性賦予不同的NASTRAN單元特性，保證了模型在導入PATRAN后可以通過對不同單元特性分組的方法生成不同的組，這有利于對導入模型的進一步處理。4)可以對導入模型的坐標進行比例縮放，使得兩個模型的單位即使不一致，仍然可以進行映射。5)可以在一個模型中同時導入多個工況,直接生成映射溫度場。6)目前該項技術已應用于某發(fā)動機支架和某天線的在軌熱變形分析，獲得了良好的生產(chǎn)科研效益。


圖1為本發(fā)明方法流程圖；圖2為本發(fā)明某發(fā)動機支架IDEAS源模型示意圖；圖3為本發(fā)明某發(fā)動機支架待映射溫度場的PATRAN目標模型示意圖；圖4為本發(fā)明建立連續(xù)場的界面示意圖；圖5為本發(fā)明切換到要映射溫度場的目標模型所在組示意圖；圖6、7分別為源模型溫度場和映射后的目標模型溫度場。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細說明，具體步驟如下:本發(fā)明的具體操作步驟如下:
I) IDEAS模型轉(zhuǎn)換為NASTRAN模型首先需要IDEAS求解溫度場的兩個結(jié)果文件:a) INPF:包含模型信息(單元信息和節(jié)點坐標)b) tmgtempn.unv:包含節(jié)點溫度信息
2) NASTRAN模型節(jié)點信息生成提取節(jié)點信息需要INPF文件。INPF文件的文件頭包含了一些求解的參數(shù)和一些注釋信息，這些信息和提取無關，如果第一次出現(xiàn)連續(xù)的只有第一列為-1的兩行，則接下來的數(shù)據(jù)行即為節(jié)點編號和坐標值，每一行由如下格式構(gòu)成:節(jié)點編號X坐標Y坐標Z坐標各項之間用空格隔開，不同版本的各項位置略有不同，但均是用空格隔開的自由格式。各行之間連續(xù)，無空行和其它信息，當出現(xiàn)在第一列只有-1的行時，坐標信息結(jié)束。由INPF的坐標信息生成為如下短格式的NASTRAN節(jié)點信息(注意各個字域用豎線隔開，
前面兩行為字域位置標識，不是正式修改內(nèi)容，下同):
權(quán)利要求
1.一種有限元溫度場結(jié)果的映射方法，其特征在于步驟如下: (1)利用IDEAS軟件求解待分析對象映射源模型的溫度場，獲得包含模型信息的INPF文件和包含節(jié)點溫度信息的tmgtempn.unv文件；所述的模型信息包括單元信息和節(jié)點坐標； (2)從INPF文件中提取模型信息,從tmgtempn.unv文件中提取節(jié)點的溫度信息,利用提取的信息生成bdf格式的NASTRAN模型； (3)將上述生成的NASTRAN模型導入PATRAN軟件中； (4)在PATRAN軟件中，將導入的NASTRAN模型的溫度場映射到PATRAN軟件中的目標模型上，實現(xiàn)從IDEAS模型計算的溫度場到PATRAN模型溫度場的映射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有限元溫度場結(jié)果的映射方法，其特征在于:所述步驟(2)的具體實現(xiàn)步驟如下: (2.1)從INPF文件中提取節(jié)點坐標:搜索INPF文件，當?shù)谝淮嗡阉鞯竭B續(xù)的只有第一列為-1的兩行時，則依次提取其后每行的數(shù)據(jù)，直至出現(xiàn)第一列只有-1的行結(jié)束；提取每行的第一個數(shù)據(jù)填充在NASTRAN模型節(jié)點信息的節(jié)點編號位置，每行的后三個數(shù)據(jù)依次作為該節(jié)點編號下的X、Y、Z坐標填充在NASTRAN模型節(jié)點信息的相應位置； (2.2)從INPF文件中提取單元信息:搜索INPF文件，搜索到SURFACE關鍵字時，將該關鍵字前第一個數(shù)據(jù)填充到NASTRAN模型單元信息的單元編號位置，將該關鍵字后第三個數(shù)據(jù)填充到NASTRAN模型單元信息的屬性編號位置，該關鍵字對應行中第三個數(shù)據(jù)之后的數(shù)據(jù)作為該單元的節(jié)點編號填充到NASTRAN模型單元信息的相應節(jié)點編號位置； (2.3)根據(jù)INPF文件，生成單元特性信息和單元類型信息，單元特性的數(shù)量和INPF文件中的數(shù)量一致，單元特性中引用的材料特性可任意定義為NASTRAN認可的各向同性材料；單元的類型根據(jù)SURFACE關鍵字后的節(jié)點數(shù)目確定，具體而言就是，2個節(jié)點對應CROD單元，三個節(jié)點對應CTRIA3，四個節(jié)點對應CQUAD4單元。
(2.4)從tmgtempn.unv文件中提取節(jié)點編號及該編號對應的溫度值，將其轉(zhuǎn)換為NASTRAN的溫度載荷信息；完成bdf格式的NASTRAN模型的建立。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種有限元溫度場結(jié)果的映射方法，其特征在于:當IDEAS中的映射源模型與PATRAN中的目標模型單位制不同和空間位置不同時，在步驟(2.1)前可以進行坐標變換和比例縮放，以實現(xiàn)單位轉(zhuǎn)換和空間平移。
全文摘要
一種有限元溫度場結(jié)果的映射方法，(1)利用IDEAS軟件求解待分析對象映射源模型的溫度場，獲得包含模型信息的INPF文件和包含節(jié)點溫度信息的tmgtempn.unv文件；所述的模型信息包括單元信息和節(jié)點坐標；(2)從INPF文件中提取模型信息，從tmgtempn.unv文件中提取節(jié)點的溫度信息，利用提取的信息生成bdf格式的NASTRAN模型；(3)將上述生成的NASTRAN模型導入PATRAN軟件中；(4)在PATRAN軟件中，將導入的NASTRAN模型的溫度場映射到PATRAN軟件中的目標模型上，實現(xiàn)從IDEAS模型計算的溫度場到PATRAN模型溫度場的映射。
文檔編號G06F17/50GK103177153SQ201310029889
公開日2013年6月26日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者羅文波, 曾福明, 高峰, 錢志英, 劉國青, 王曉宇 申請人:北京空間飛行器總體設計部