[发明专利]圆盘结构碰撞冲击下能量分布的可视化分析方法

权利要求书

1.一种圆盘结构碰撞冲击下能量分布的可视化分析方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

a.确定碰撞过程中圆盘结构的模型参数，所述模型参数包括材料、尺寸、密度、杨氏模量和泊松比；

b.确定圆盘结构的碰撞参数，所述碰撞参数包括碰撞体的初速度；

c.根据步骤a和步骤b所选的圆盘结构的模型参数和碰撞参数，建立有限元模型，进行网格划分和瞬态响应分析，得到被碰撞圆盘结构的模态信息，所述模态信息包括各节点的速度模态信息和各单元的应力模态信息，进而得到应力波云图；

d.根据步骤c得到的碰撞有限元模型信息，提取被碰撞圆盘模型的节点信息文件和单元信息文件，生成功率流模型，再依据步骤c中得到的模态信息与生成的功率流模型，计算瞬态响应分析过程中的振动功率大小；

e.根据步骤d的计算结果得到功率流矢量图和能量波云图，将二者与应力波云图进行对比，得到圆盘结构在碰撞下的能量传递路径和能量分布变化情况；

所述功率流计算模型为：

其中，p_x为x方向的功率流；p_y为y方向功率流；ω为单位正弦载荷圆频率；N_x为x轴轴向力；N_y为y轴轴向力；N_xy＝N_yx为xy面内剪力；Q_x为x轴横向剪力；Q_y为y轴横向剪力；M_x为x轴弯矩；M_y为y轴弯矩；M_xy＝M_yx为扭矩；u为位移变形量；θ为角度变化量；*为复数共轭；

进行网格划分时，网格单元类型是CPS4R，即每个单元由4个节点组成，瞬态响应分析过程中振动功率大小的计算方法为：

首先把节点的速度模态信息平均到单元上，计算公式如下：

aveV_i＝(V[i][1]+V[i][2]+V[i][3]+V[i][4])/4

其中aveV_i为第i个单元的平均速度大小；V[i][1]、V[i][2]、V[i][3]、V[i][4]分别代表第i个单元的4个节点的速度信息；

根据得到的单元的平均速度和应力模态信息计算功率流：

Px_i＝-(Sxx[i]*aveVx[i]+Sxy[i]*aveVy[i])

Py_i＝-(Sxy[i]*aveVx[i]+Syy[i]*aveVy[i])；

其中Px_i、Py_i分别为第i个单元x、y方向上的功率流大小；Sxx[i]、Syy[i]、Sxy[i]分别为第i个单元的x方向的轴向力大小、y方向的轴向力大小以及剪力大小；aveVx[i]、aveVy[i]分别为第i个单元的x方向的平均速度大小和y方向的平均速度大小。

2.根据权利要求1所述的圆盘结构碰撞冲击下能量分布的可视化分析方法，其特征是，所述被碰撞圆盘结构用实体单元模拟。