[发明专利]一种基于正则文法的产品族有限元模型参数化方法

说明书

本发明涉及一种面向产品族的基于正则文法的产品族有限元模型参数化方法。它是通过正则文法对脚本进行建模，再根据文法推导生成有限元分析模型，包括如下步骤：1）对产品族FEA脚本库内各个产品的FEA脚本进行语义拆分，得到第一FEA脚本片段并构成第一FEA脚本片段库；2）利用正则文法，提取第一FEA脚本片段的组成规则；3）根据提取的组成规则，推导出新的FEA脚本，实现产品族有限元模型参数化。本发明提出的方法，能保证在产品几何模型拓扑结构发生变化时依然能完成FEA模型的自动构建，减轻有限元分析人员的工作负担，同时能自主进行有限元分析，为企业减轻了产品设计成本，节约了人力和物理资源，有效提升了产品质量和缩短设计周期。

技术领域

本发明涉及有限元模型的参数化技术、正则文法等技术领域，具体涉及一种面向产品族的基于正则文法的产品族有限元模型参数化方法。

背景技术

有限元分析(FEA，Finite Element Analysis)是利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟的过程。现代产品设计已经离不开有限元分析，它是提升产品质量和缩短设计周期的有效技术手段。随着计算机技术的快速发展，有限元分析也已经在航天、汽车、机械制造、船舶和特种装备等领域广泛使用。有限元分析过程一般包括三个步骤：前处理、加载求解和后处理。常用的有限元分析软件，如Ansys、Abaqus、MSC等，在解决实际问题中起到了关键作用，能够有效提高了企业研发设计能力。

FEA工作的主要内容是构建FEA模型，FEA模型包括了被分析几何模型的形状及尺寸、受力情况等信息，FEA模型构建完成之后即可求解并得到分析结果。在有限元分析的过程中，有限元软件会自动记录分析人员的每个操作，形成FEA脚本，每个操作都有其唯一对应的FEA脚本片段。有经验的有限元分析工程师往往会通过编辑FEA 脚本来构建FEA模型，并利用FEA脚本参数化方法来达到提高分析效率的目的。常见的FEA脚本参数化方法有以下几类：清华大学的曾攀(Internet环境下的模板参数化有限元分析及实现，中国机械工程，2004)将已有的有限分析模型进行参数化、模板化，通过将参数传入到已有模板中，从而达到快速构建FEA模型的目的；西安电子科技大学的孔宪光等(Rapid integratedparametric CAE modeling method of Linear Variable Differential Transformerbased on a script template，2015,Advance in software eginnering)将FEA脚本中的变量定义为标识符，然后通过输入参数的识别和替换完成参数化FEA脚本的构建，从而建立FEA 模型。四川大学的周丹晨等(基于web的远程有限元分析服务系统， 2004，中国机械工程)构建了前处理、求解计算和后处理三个方案库，根据用户需要从三个方案库中选择方案，从而达到FEA模型重用的功能；发明专(CN105Q38758A一种基于数据库的有限元参数化分析系统)，构建了一种基于数据库的有限元参数化分析系统，该系统能够将用户输入的数据转化成FEA脚本，通过改变几何模型的参数或增减数据来构建不同的几何模型，以实现对不同几何模型的有限元分析。

然而，FEA模型与几何模型紧密相关，当待分析产品几何模型的拓扑结构发生变化时，上述的FEA脚本参数化方法就难以重用已有的FEA模板或FEA方案，从而无法快速构建FEA模型。

因此，本发明将根据正则文法，提出一种面向产品族的FEA模型自动生成方法。该方法在产品几何模型拓扑结构发生变化的情况下，依然能够通过产生FEA脚本来自动构建FEA模型。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出具一种基于正则文法的产品族有限元模型参数化方法。

所述的一种基于正则文法的产品族有限元模型参数化方法，通过正则文法对脚本进行建模，再根据文法推导生成有限元分析模型，其特征在于包括如下步骤：

1)对产品族FEA脚本库内各个产品的FEA脚本进行语义拆分，得到第一FEA脚本片段并构成第一FEA脚本片段库；