[发明专利]一种有限元节点坐标快速提取方法

说明书

本发明公开了一种有限元节点坐标快速提取方法，在CAD图形软件下，手动对二维几何模型划分网格，原模型和网格线为不同颜色，截取划分好网格的模型的图片，通过图像处理识别原模型线条，再次识别网格线线条，最后将两个图像叠加，通过识别像素点值的变化来确定各节点之间的相对位置，然后通过坐标变换，获得节点的真正坐标。上述方法可以方便的将模型中的交点提取出，极大地提高了有限元前处理的效率。

技术领域

本发明涉及一种有限元节点坐标快速提取方法，属于轮胎有限元分析前处理技术领域。

背景技术

有限元分析是近年来对轮胎研究的趋势之一，各大轮胎公司、研究院所都致力于这项研究。例如住友橡胶工业株式会社的专利CN200710194353X提供了一种轮胎模型的建模方法和模拟方法；米其林公司的专利US2008/064527使用有限元分析或热电偶探头来确定轮胎或胎面的硫化限制部分；韩国轮胎株式会社的专利CN2011102066300通过有限元分析轮胎截面的成形方法等。

节点是有限元模型的基础，提取模型的节点坐标是有限元前处理的主要内容之一。目前，生成有限元模型节点的方法主要有沿边界撒种子和背景网格等自动生成节点的方法，自动生成节点方法的优点是方便和快捷。对于复杂的具有较多不规则边界的模型来说，自动生成节点方法很难获得较好的网格，而网格质量直接影响计算结果的精度。对于复杂模型，一般可以手动划分网格和提取节点，但是，这种方法需要手动或通过软件逐一提取节点，这极大地增加了有限元前处理的时间，降低了前处理效率。

发明人的早期专利CN103246792B研究了一种轮胎有限元二维网络划分的前处理方法。第一步，清理轮胎结构图并绘制完整的轮胎材料分布图；第二步，添加辅助线并绘制单元草图；第三步，形成横断线并对其进行编号；第四步，生成节点多义线和边多义线；第五步，导出结果DXF文件。以最终生成的DXF文件作为输入文件，在这个文件中包含了所有节点的编号及几何信息、单元编号及其所对应的节点编号。该二维网格划分前处理方法，能将以前需要进行1天以上的工作时间缩短到仅仅1个小时左右，大幅度提高了工作效率。

在轮胎行业中，由于轮胎结构比较复杂，由数十个形状极其不规则的部件组成，加之对部分部件的网格形状有特殊要求，现有的商业软件无法对其进行自动网格划分和节点坐标提取，一般采用手动划分网格的方法。在保证网格不会十分稀疏的情况下，一个普通的轮胎至少包含3000余个节点，这些节点都需要手动提取，提取节点的时间至少占据了前处理时间的40％，并且这种重复性的工作会使人产生烦躁情绪，更加降低了工作效率。因此，在手动划分网格完毕之后，需要一种能够自动提取节点坐标的方法。通过图像处理的方法能有效的解决这一问题，运用计算机编程，使用图像叠加方法能够实现从手动划分好的网格上提取模型需要的节点坐标，可极大地提高前处理效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，对于复杂模型，一般可以手动划分网格和提取节点，但是，这种方法需要手动或通过软件逐一提取节点，这极大地增加了有限元前处理的时间，降低了前处理效率。进而提供一种简单可行的基于图像叠加的有限元节点坐标提取方法，通过计算机编程，处理网格的像素点，来实现节点坐标的自动提取。

本发明提取节点坐标的原理为：在CAD图形软件下，手动对二维几何模型划分网格，原模型和网格线为不同颜色，截取划分好网格的模型的图片，通过图像处理识别原模型线条，再次识别网格线线条，最后将两个图像叠加，通过识别像素点值的变化来确定各节点之间的相对位置，然后通过坐标变换，获得节点的真正坐标。

为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种有限元节点坐标快速提取方法，在CAD图形软件下，手动对二维几何模型划分网格，原模型和网格线为不同颜色，截取划分好网格的模型的图片，通过图像处理识别原模型线条，再次识别网格线线条，最后将两个图像叠加，通过识别像素点值的变化来确定各节点之间的相对位置，然后通过坐标变换，获得节点的真正坐标。

上述技术方案具体为：