Método de creación de elementos finitos para análisis estructural
Descripción general
 Hacemos posible crear un elemento finito para el análisis estructural que no cambia el sistema CAD y el sistema de cálculo convencionales, sino que también refleja suficientemente la experiencia del diseñador y no requiere corrección después de la creación. Se introduce un marco de alambre 23 que tiene la forma final compuesta de una pluralidad de elementos que tienen una forma poligonal en el sistema cad y cuando se crean los datos de entrada para el análisis estructural, el marco de alambre 23 se lee en el dispositivo de procesamiento como información de línea Procesando cada pieza de información de línea para obtener las coordenadas de la intersección de toda la información de línea y dividiendo la información de cada línea en información LM 1 LM 12 conectando coordenadas adyacentes y convirtiendo las coordenadas en ambos extremos de la información de línea segmentada LM 1 LM 12 en Se crea una pluralidad de elementos finitos poligonales 105, 106 basados ​​en la información de línea segmentada LM 1 LM 12 como nodos.
Campo técnico
Campo técnico La presente invención se refiere a un método para producir un elemento finito que se puede usar para el análisis estructural de tensión, tensión, carga, etc. de una estructura.
Antecedentes de la técnica
Con el fin de analizar el estrés, la tensión, la carga, etc. de una estructura, se ha utilizado el denominado método de elementos finitos en los últimos años. Este método de elementos finitos es un método de dividir una estructura en un gran número de regiones poligonales (elementos finitos) llamados elementos finitos, elementos finitos, encontrar las características de cada elemento finito por el principio de energía, sintetizarlas, Es un método de solución directa que crea una ecuación de gran dimensión que expresa el todo y analiza las características y los comportamientos de todo el sistema al resolver la ecuación de gran dimensión.
Por lo tanto, para analizar una estructura por un método de elementos finitos, es necesario dividir la estructura en una serie de elementos de antemano para preparar un elemento finito, y como método convencional de creación de un elemento finito, un método de creación manual Hay un método de creación automática.
Como método de creación manual, un diseñador obtiene el número de nodo y el valor de la coordenada de cada elemento finito mediante el cálculo manual mientras mira el dibujo de la estructura, luego especifica el número de elemento y el número de nodo para crear un elemento finito .
En el método de creación automática, un diseñador lee un marco de alambre que es información de línea de una entrada de estructura al cad al dispositivo de visualización, ingresa valores de coordenadas al marco de alambre mientras mira el marco de alambre, a partir de entonces, usando un mouse o similar Después de seleccionar las posiciones de coordenadas que constituyen el elemento finito y completar la definición del valor de coordenadas y el elemento finito mediante estas operaciones, ordena a la computadora dividir el marco de alambre en la pantalla en varias piezas, y luego obtener El elemento finito final se obtiene preparando las coordenadas y los datos de elementos de los puntos de intersección de las líneas respectivas así obtenidas. En este método, como un método de dividir y procesar el marco de alambre de la estructura en la pantalla en una pluralidad de elementos, Hay un primer método para dividir automáticamente al dividir el número de entrada y un segundo método de dividir automáticamente por el tamaño del elemento de entrada.
10, las coordenadas (xn, yn) (n = 1, 2, ...) de cada punto están representadas por datos CAD Se sabe en el momento de la entrada.
En el primer método, por lo tanto, se ingresa y se especifica el número de divisiones de cada lado de cada elemento de placa (cada parte de elemento rodeada por cuatro en la figura 10), el armazón de cable 21a de la estructura es automáticamente El marco de alambre 21b está dividido en el marco de alambre 21b como se muestra en la figura 11, y en el segundo método, la longitud del elemento que divide cada lado de cada elemento de placa (cada una de las partes del elemento rodeada por cuatro en la figura 10) Cuando se ingresa y se especifica el tamaño, el armazón de cable 21a se divide automáticamente en el armazón de cable 21c como se muestra en la figura 12. En el ejemplo de la figura 12, la dimensión de longitud de cada elemento lateral es L.
Cuando la forma del armazón de alambre 22a de la estructura es la forma mostrada en la figura 13, cuando se introduce el número de división de cada lado ingresando el número de división del armazón de alambre 22a, el modelo de análisis de estructura finalmente obtenido es la figura Cuando se introduce la dimensión de longitud del elemento y se realiza el procesamiento dividido, el modelo de análisis estructural finalmente obtenido se convierte en el bastidor de alambre 22c como se muestra en la figura 15.
Tarea de solución
En el caso del método de creación manual de los ejemplos convencionales descritos anteriormente, dado que el diseñador procesa el cálculo de las coordenadas y la creación de los datos del elemento mediante cálculo manual, es extremadamente lento para el cálculo a gran escala y la creación de un modelo de cálculo complicado En el caso del método de creación automática, dado que el procesamiento dividido de cada lado se realiza automáticamente sobre la base de los datos cadd tanto en el primero como en el segundo caso, la estructura finalmente obtenida En el modelo de análisis, no se conoce de antemano qué forma y tamaño se creará cada elemento finito, y en el caso donde se considera que el tamaño del elemento finito de la porción de evaluación de esfuerzo entre los elementos finitos creados es demasiado grande , Es necesario modificar el tamaño del elemento o similar, y la operación es complicada.
Sumario de la invención La presente invención se ha realizado a la vista de las circunstancias anteriores, y es un objeto de la presente invención proporcionar un método y un aparato para diseñar automáticamente un elemento finito para el análisis estructural de una estructura sin cambiar un sistema cad convencional y un sistema de cálculo convencional. Es un objeto de la presente invención proporcionar un método para crear un elemento finito para uso en análisis estructural, que no requiera la modificación de elementos finitos obtenidos finamente.
Solución
Según la presente invención, se lee una entrada de marco de alambre a un sistema cad para que una pluralidad de elementos que tienen forma poligonal sean continuos como una forma final en un dispositivo de procesamiento como información de línea, cada parte de información de línea y coordenadas de puntos de intersección de toda la información de línea Y divide cada información de línea en información de línea que conecta las coordenadas adyacentes y crea una pluralidad de elementos finitos poligonales basados ​​en la información de línea segmentada con las coordenadas en ambos extremos de la información de línea segmentada como nodos .
Como el marco de alambre de la forma final se introduce en el cad, no es necesario que el diseñador divida más los elementos del marco de alambre cuando lee el marco de alambre como información de línea en el dispositivo de procesamiento, Es posible aprovechar al máximo la experiencia del diseñador al crear elementos finitos y corregir los elementos finitos creados.
Ejemplos
Descripción de las realizaciones preferidas A continuación, las realizaciones de la presente invención se describirán con referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra un ejemplo de un dispositivo utilizado en una realización de la presente invención, en el que el número de referencia 101 indica un dispositivo de procesamiento incorporado en una computadora, 102 indica un dispositivo de visualización para mostrar una imagen, 103 indica un teclado para ingresar al dispositivo de tratamiento 101, 104 indica En la presente realización, estos instrumentos se usan para crear elementos finitos.
Como un proceso de esta realización, como se muestra en la figura 1, un proceso de entrada de nombre de base de datos, un proceso de lectura de datos de información de línea, un proceso de cálculo de intersección, procesamiento de división de línea de los datos de información de línea obtenidos y datos de información de línea de entrada Un proceso de creación de datos de elementos y un proceso de creación de datos de entrada de análisis estructural.
A continuación, cada proceso en la realización de la presente invención se describirá en detalle con referencia a la figura 25. Incidentalmente, el proceso de I) a III) de cada proceso se realiza mientras el diseñador visualiza la pantalla del dispositivo de visualización 102, y IV) VI) es programado por el dispositivo de tratamiento 101.
I) Proceso de entrada de nombre de la base de datos
Cuando se manipula una tecla predeterminada del teclado para ingresar un nombre de archivo que contiene información de línea, se llama una estructura de cable de un programa de CAD predeterminado como información de línea. Los datos de información de línea en el archivo se definen como muchas coordenadas de inicio (XSn, YSn) y coordenadas finales (XEn, YEn) (n = 1, 2, ...) Como el modelo de alambre de la forma del elemento final.
II) proceso de lectura de datos de información de línea
Al ingresar el nombre del archivo en el proceso de ingreso de nombre de la base de datos, el marco de alambre 23 de la forma del elemento final se divide en seis piezas de información de línea lineal L 1, L 2, L 3, L 4, L 5, L 6 , Pero estos no se muestran en el dispositivo de visualización 102.
III) proceso de cálculo de intersección
A continuación, los valores de las coordenadas de inicio (XSn, YSn) y coordenadas finales (XEn, YEn) (n = 1, 2, ...) para la información de línea L1 L6 leen en el dispositivo de tratamiento 101 en el proceso de lectura de datos de línea Alinee los vectores de dirección en la dirección de la flecha con S como el lado inicial y E como el lado final como se muestra en la figura 3. El método de evaluación se basa en el valor de coordenadas, y la dirección del vector es la dirección desde la coordenada inicial (XSn, YSn) hasta el lado de la coordenada final (XEn, YEn).
A partir del vector de dirección obtenido y el valor de coordenadas, se calculan las coordenadas de cada intersección en toda la información de línea L1L6 mostrada en la figura 3.
IV) Proceso dividido
Después de calcular las coordenadas de los puntos de intersección de toda la información de línea L1L6 en el proceso de cálculo de intersección, la información de línea L1L6 se divide para cada línea conectando coordenadas adyacentes, y como se muestra en la figura 4, 12 unidades de información de línea LM1 Divídalo en LM 12 para que sea la longitud del elemento.
V) Proceso de creación de datos del elemento
Los elementos se definen en base a doce piezas de información de línea LM 1 LM 12 divididas en el proceso de división. En ese caso, gire en sentido antihorario. No es necesario estar consciente de la parte posterior o la mesa del tablero manteniendo constantes los giros.
Es decir, como se muestra en la figura 5, en primer lugar, se busca una línea que tiene el mismo valor de coordenadas que el valor de la coordenada final de LM1. Luego, se encuentran LM 2 y LM 9, pero cuando se mira el ángulo de LM 1 es 90 ° en el sentido de las agujas del reloj hacia LM 9 y 180 ° en el sentido de las agujas del reloj con respecto a LM 2, y el ángulo más pequeño LM 9 Se convierte en la siguiente línea.
Del mismo modo, las mismas líneas que las coordenadas finales de LM 9 son LM 3, LM 10, LM 4, pero LM 3 con un ángulo pequeño es la siguiente línea.
Además, la misma línea que la coordenada final de LM 3 es LM 7, LM 8, pero LM 7 que tiene un ángulo más pequeño en el sentido de las agujas del reloj con respecto a LM 3 se convierte en la siguiente línea.
El procesamiento se lleva a cabo de esta forma secuencialmente hasta que aparezcan las mismas coordenadas que las coordenadas de inicio de LM 1 como coordenadas finales y las mismas coordenadas que las coordenadas de inicio de LM 1 para que la información de línea LM 1, LM 9, LM 3 , Se determina un elemento finito 105 rodeado por LM 7.
Sin embargo, si tiene cuatro o más lados, muestra un error. Se establece un indicador usado para la información de línea después del procesamiento.
Cuando se determina el elemento finito 105, se realiza el mismo procesamiento que en el caso en el que se obtiene el elemento finito 105 con las coordenadas de inicio de la información de línea LM 2 como punto de inicio, y se determina el elemento finito 106. Al realizar secuencialmente estos procesos, se determinan todos los elementos finitos.
VI) Proceso de creación de entrada de datos de análisis de estructura
V), el elemento finito es procesado por el dispositivo de tratamiento 101 y el número de nodo que se asigna secuencialmente a todos los puntos de intersección, el valor de la coordenada en cada nodo, el valor de la coordenada del elemento finito El número de elemento como el número y el número de nodo que forma el elemento finito se determinan y almacenan respectivamente como datos numéricos.
Por ejemplo, como se muestra en la figura 6, los elementos finitos finalmente creados son siete (en realidad, como se muestra en la figura 7, el elemento finito final 107 está segmentado aún más, pero por simplicidad de explicación, se supone que es siete) , Los siguientes datos están almacenados.
La figura 8 muestra un ejemplo de un caso en el que se crea un elemento finito en una estructura usando el método de la presente realización. Se introduce un marco de alambre 24a como se muestra en la figura 8 como datos de línea a los caddatos, y estos bastidores de alambre 24 a Se procesan de acuerdo con el procedimiento de I) VI) de la presente realización, y como se muestra en la figura 9, se obtiene un marco de alambre 24b compuesto por un gran número de elementos finitos.
Como se describió anteriormente, de acuerdo con la realización descrita anteriormente, es posible reflejar suficientemente la experiencia del diseñador sin cambiar el sistema CAD convencional y el sistema de cálculo al crear elementos finitos usados ​​para el análisis estructural de la estructura Y no es necesario modificar el modelo del elemento finito obtenido automáticamente, de modo que sea posible crear un elemento finito fácil y rápidamente.
Entre los pasos descritos anteriormente, III) etapa de preparación de datos de elemento de etapa de paso de intersección, IV) paso de proceso de división, V) se aplican de manera similar a la caja convencional mostrada en la FIG.
Además, la presente invención no está limitada a la realización descrita anteriormente, y es evidente que pueden realizarse diversas modificaciones sin apartarse de la esencia de la presente invención.
Efecto de la invención
De acuerdo con el método de creación de elementos finitos utilizado para el análisis estructural de la presente invención, al crear un elemento finito, es posible reflejar suficientemente la experiencia del diseñador sin cambiar el sistema cad convencional y obtenerlo automáticamente Como no es necesario modificar el modelo del elemento finito, es posible producir un excelente efecto de forma que el elemento finito se pueda crear fácil y rápidamente.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un diagrama esquemático para explicar el método de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama conceptual para explicar la lectura de información de línea en el método de la presente invención.
La figura 3 es un diagrama conceptual para explicar la alineación de las direcciones de línea en el método de la presente invención.
La figura 4 es un diagrama conceptual para explicar otra información de línea divisoria en el método de la presente invención.
La figura 5 es un diagrama conceptual que muestra un estado en el que se determina un elemento finito en el método de la presente invención.
La figura 6 es un diagrama conceptual que muestra las coordenadas, los números de nodo y los números de elementos obtenidos cuando el método de la presente invención se aplica a un marco de alambre de un mamparo de un barco.
La figura 7 es una vista frontal que muestra el estado de un elemento finito cuando el método de la presente invención se aplica a un marco de alambre de una pared de partición de un barco.
La figura 8 es una vista frontal que muestra el estado de los caddatos cuando el método de la presente invención se aplica a un marco de alambre de una estructura con un orificio redondo.
La figura 9 es una vista frontal que muestra el estado de un elemento finito obtenido cuando el método de la presente invención se aplica al marco de alambre de la estructura de la figura 8.
La figura 10 es una vista frontal de la información de línea introducida en un cad como caddata cuando se crea un elemento finito en un marco de alambre de la pared de partición de un barco por un método convencional.
La figura 11 es una vista frontal que muestra la forma de un elemento finito obtenido dividiendo el marco de alambre mostrado en la figura 10 en una pluralidad de porciones por lado en un método convencional.
La figura 12 es una vista frontal que muestra la forma de un elemento finito obtenido dividiendo el armazón de alambre mostrado en la figura 10 en pasos iguales en cada lado por otro método convencional.
La figura 13 es una vista frontal que muestra el estado de los caddatos cuando el método convencional se aplica a un marco de alambre de una estructura con un orificio redondo.
14 es una vista frontal que muestra la forma de un elemento finito obtenido dividiendo el armazón de alambre mostrado en la Fig. 13 en una pluralidad de porciones por lado en un método convencional.
15 es una vista frontal que muestra la forma de un elemento finito obtenido dividiendo el armazón de alambre mostrado en la Fig. 13 en pasos iguales en cada lado por otro método convencional.
Fig. 4 ...... 23 Estructura de alambre
Dispositivo de tratamiento 101
105, 106, 107 elemento finito
L 1 L 6 Información de línea
LM 1 LM 12 Información de línea
Reclamo
Una entrada de marco de alambre a un sistema cad para que elementos plurales de una forma poligonal sean continuos como una forma final se lee en un dispositivo de procesamiento como información de línea, cada información de línea se procesa, las coordenadas de los puntos de intersección de toda la información de línea son Dividir cada parte de la información de línea en información de línea que conecta las coordenadas adyacentes y crear una pluralidad de elementos finitos poligonales basados ​​en la información de línea segmentada con las coordenadas en ambos extremos de la información de línea segmentada como nodos Un método para crear un elemento finito para usar en el análisis estructural caracterizado por:
Dibujo :
Application number :1997-027047
Inventors :石川島播磨重工業株式会社
Original Assignee :飯田勝彦