用于報(bào)告多部件有限元分析模型的實(shí)際動能的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總地涉及計(jì)算機(jī)輔助工程分析，更具體地說，涉及用于報(bào)告多部件有限元 分析（FEA)模型的實(shí)際動能的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE)已經(jīng)被用在許多任務(wù)中支持工程師。例如，在結(jié)構(gòu)或者產(chǎn) 品設(shè)計(jì)程序中，CAE分析，特別是有限元分析（FEA)，已經(jīng)經(jīng)常被用于獲得各種負(fù)荷條件（例 如，靜態(tài)或者動態(tài)）下模擬的結(jié)構(gòu)響應(yīng)（例如，應(yīng)力、位移等）。
[0003] 在過去幾年中隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，F(xiàn)EA模型已經(jīng)變得更加復(fù)雜。例如，已經(jīng) 期望現(xiàn)代FEA模型的模擬結(jié)果不僅能準(zhǔn)確表示整個(gè)車輛的質(zhì)心，還能準(zhǔn)確表示車輛的每個(gè) 部件的質(zhì)心，例如帶有地毯和連接有連接件的車輛地板的質(zhì)心。類似地，期望形成車輛的 所有附加部件，通常是上百個(gè)，被準(zhǔn)確建模，包括它們的質(zhì)心。現(xiàn)有技術(shù)的方法已經(jīng)將地毯 和連接件的質(zhì)量作為節(jié)點(diǎn)質(zhì)量建模，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)質(zhì)量和車輛地板的單獨(dú)的模擬結(jié)果來報(bào)告 動能。后來，兩種動能被合并以獲得帶有地毯和連接件的地板的總動能。另一種現(xiàn)有技術(shù) 的方法定義了車輛地板上的地毯層的每單位面積的質(zhì)量，然后增加部件的質(zhì)量來得到地毯 層。后一種方法通常被避免，因?yàn)樵诙x節(jié)點(diǎn)質(zhì)量時(shí)，不能準(zhǔn)確控制部件的質(zhì)心。大的車輛 模型可包括超過100, 〇〇〇個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)集中質(zhì)量。當(dāng)用于增加部件的質(zhì)量的所有節(jié)點(diǎn)質(zhì)量 屬于對部件來說唯一的節(jié)點(diǎn)時(shí)，這種現(xiàn)有技術(shù)的方法才是可以接受的。在這種情況下，集中 質(zhì)量節(jié)點(diǎn)動能和部件節(jié)點(diǎn)動能的總和將感興趣的動能值提供給設(shè)計(jì)者；但是，如果特定的 節(jié)點(diǎn)k具有由兩個(gè)或多個(gè)部件共享的集中質(zhì)量，部件的動能計(jì)算將會太大，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)k的整 個(gè)集中質(zhì)量和得到的動能被增加給部件動能。后者對于共享節(jié)點(diǎn)k的每個(gè)部件來說是真實(shí) 的。通常，在節(jié)點(diǎn)集中質(zhì)量被附加到由多個(gè)部件共享的部件節(jié)點(diǎn)時(shí)，部件的動能計(jì)算對于模 型中的每個(gè)部件來說是不準(zhǔn)確的。當(dāng)部件的單元失效且被刪除時(shí)，或者整個(gè)部件被刪除時(shí)， 動能計(jì)算中的另一種可能的錯(cuò)誤源出現(xiàn)。在后面這種情況下，如果該單元具有節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)被 賦予集中質(zhì)量，歸因于失效單元或者被刪除部件的集中質(zhì)量的這部分的動能應(yīng)該從該部件 的動能中排除。
[0004] 因此，期望有在接收集中質(zhì)量的部件的節(jié)點(diǎn)的子集被一個(gè)或多個(gè)附加部件共享時(shí) 以及在失效的單元和被刪除的部件具有做出貢獻(xiàn)的集中質(zhì)量時(shí)自動報(bào)告部件的正確動能 的計(jì)算效率高的方法和系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本申請公開了一種用于報(bào)告多部件有限元分析（FEA)模型的實(shí)際動能的方法和 系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，在其上安裝有FEA應(yīng)用模塊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中接收表示產(chǎn)品的 FEA模型。所述產(chǎn)品包括一個(gè)以上的部件，每個(gè)部件包括一個(gè)或多個(gè)有限元。其中定義了一 個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)集中質(zhì)量，以確保實(shí)際質(zhì)量分布。根據(jù)針對共享節(jié)點(diǎn)集中質(zhì)量的有限元的各 種共享情況的一組預(yù)定的規(guī)則，每個(gè)節(jié)點(diǎn)集中質(zhì)量都作為增加的質(zhì)量貢獻(xiàn)被分配并累積到 各個(gè)部分。通過使用FEA模型執(zhí)行時(shí)間推進(jìn)模擬獲得數(shù)值模擬的結(jié)構(gòu)響應(yīng)（例如，節(jié)點(diǎn)速 度）。最后，使用獲得的結(jié)構(gòu)響應(yīng)、單元質(zhì)量、以及對應(yīng)的增加的質(zhì)量貢獻(xiàn)計(jì)算并報(bào)告每個(gè)有 限元的動能。由于每個(gè)有限元的增加的質(zhì)量貢獻(xiàn)是實(shí)際分配的，計(jì)算得到的總動能將會對 應(yīng)于實(shí)際的物理值。
【附圖說明】
[0006] 參照以下的描述、后附的權(quán)利要求和附圖，將會更好地理解本發(fā)明的這些和其它 特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，其中：
[0007] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的報(bào)告多部件有限元分析（FEA)模型的實(shí)際動能的示 范性過程的流程圖；
[0008] 圖2是示范性有限元分析（FEA)模型的示意圖；
[0009] 圖3是各種示范性有限元的示意圖；
[0010]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的其內(nèi)定義有多個(gè)節(jié)點(diǎn)質(zhì)量的有限元分析多部件模 型的示范性部分的示意圖；
[0011] 圖5A-5C是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的各種示范性節(jié)點(diǎn)被一個(gè)以上的有限元共享的 示意圖；以及
[0012] 圖6是示范性的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要組件的功能框圖，本發(fā)明的實(shí)施例可在其中實(shí) 施。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 參照圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的報(bào)告多部件有限元分析（FEA)模型 的實(shí)際動能的示范性過程100的流程圖。本發(fā)明優(yōu)選地在軟件中實(shí)施，且參照其它附圖進(jìn) 行理解，例如圖2-6。
[0014] 過程100開始于步驟102,在其上安裝有FEA應(yīng)用模塊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（例如，圖6 中的計(jì)算機(jī)600)中接收表示產(chǎn)品的FEA模型。任何產(chǎn)品都可以由FEA模型表示，例如，汽 車。示范性的有限元分析（FEA)模型200在圖2中示出。該產(chǎn)品包括一個(gè)以上的部件（例 如，汽車可包括門、引擎蓋、擋泥板、地毯、座椅等）。每個(gè)部件由一個(gè)或多個(gè)有限元表示（例 如，梁單元、殼單元、實(shí)體單元等）。且每個(gè)有限元與質(zhì)量密度相關(guān)，以使用以下公式計(jì)算單 元質(zhì)量：
[0015] mk =(單元體積）·（單元密度）
[0016] 例如，圖3所示的梁單元302,單元質(zhì)量mk是質(zhì)量密度與體積相乘（也就是，橫截 面面積X長度）。類似地，薄殼單元304的單元質(zhì)量mk是質(zhì)量密度與體積相乘（也就是，厚 度X面積），厚殼單元305的單元質(zhì)量mk和實(shí)體單元306的單元質(zhì)量mk是質(zhì)量密度與實(shí)體 單元的體積相乘。
[0017] 此外，在FEA模型中包括一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)集中質(zhì)量，以確保產(chǎn)品的某部分的實(shí)際 質(zhì)量分布（例如，汽車的地板和連接件）。圖4示出了示范性的多部件FEA模型400的一部 分，該模型包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)集中質(zhì)量410a-410f。在這個(gè)例子中，有六個(gè)部件（用不同的樣式 示出，每個(gè)用帶圓圈的數(shù)字表示）。為了報(bào)告每個(gè)部件的正確的動能，每個(gè)節(jié)點(diǎn)集中質(zhì)量必 須被包括在對應(yīng)的部件中。對于位于部件邊界的節(jié)點(diǎn)集中質(zhì)量，正確百分比或部分的節(jié)點(diǎn) 集中質(zhì)量必須被分配給共享節(jié)點(diǎn)的每個(gè)部件。
[0018] 接下來，在步驟104,識別接收了增加的質(zhì)量貢獻(xiàn)的所有有限元。在一個(gè)實(shí)施例中， 通過檢查定義特定有限元的每個(gè)節(jié)點(diǎn)ID來查看相同的節(jié)點(diǎn)ID是否具有在FEA模型中定義 的相關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)集中質(zhì)量，來完成識別。計(jì)算機(jī)存儲器被分配給那些被識別的有限元，用于 記錄增加的質(zhì)量