[发明专利]一种嵌入板结构的连接构件的网格构建方法和结构

说明书

本发明公开了一种嵌入板结构的连接构件的网格构建方法和结构，将连接构件在板结构的结构面上表达为简化节点；板结构网格划分为板结构单元和板结构节点，简化节点和板结构节点之间构建有构件单元作为连接构件的等效单元，模拟连接构件在板结构面内的结构响应；构件单元与板结构单元之间设有连接单元实现的结构响应同步，在简化节点坐标位置创建若干复制节点替换板结构单元中的简化节点，本发明的连接构件的等效单元保留构件的物理特征并通过一维单元与板结构单元进行自由度同步及结构响应的传递；板结构单元忽略了嵌入连接构件的几何外形而只保留中心位置信息，划分得到的网格数量大幅减少，大幅减小计算机数值计算规模，提高求解效率，缩短求解时间。

技术领域

本发明涉及数值仿真分析技术领域，特别是指一种嵌入板结构的连接构件的网格构建方法和结构。

背景技术

数值仿真分析技术在工程应用时常常面对嵌入连接构件的板结构，如结构工程中常用的铆钉连接、螺栓连接、点焊连接、塞焊连接，集成电路中常用的过孔连接、通孔连接等。对此类板结构进行数值仿真分析过程中，由于嵌入的连接构件的特征尺寸较板结构特征尺寸小极多，直接依据连接构件的特征尺寸进行网格划分将导致模型规模暴增，极大影响计算效率，增加计算成本。

针对此类结构，现有数值仿真主要有三种处理方法。

其一，保留嵌入连接构件的几何外形，以构件特征尺寸为依据进行网格划分，在板结构面中将构件简化为单一单元。该方法主要存在的问题是：板结构的最小网格尺寸为构件特征尺寸，无法有效减小模型规模。

其二，完全不保留嵌入连接构件的几何外形，以板结构的特征尺寸为依据进行网格划分。同时，对原有构件及其周边区域的板结构单元进行材料属性参数等效，从而大幅减小模型规模。该方法主要存在的问题是：仅能模拟连接构件对板结构产生的面内宏观影响，无法有效模拟构件对板结构的面外影响及局部面内影响。

其三，不保留嵌入构件的几何外形，以板结构的特征尺寸为依据进行网格划分，将构件简化为映射于板结构面的单一节点，从而大幅减小模型规模。该方法主要存在的问题是：仅能一定程度上模拟连接构件对板结构产生的面外影响，无法有效模拟构件对板结构产生的面内影响。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种嵌入板结构的连接构件的网格构建方法和结构，大幅减小模型规模的前提下有效地同时模拟连接构件对板结构产生的面内影响及面外影响。

本发明采用如下技术方案：

一种嵌入板结构的连接构件的网格构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将连接构件简化为板结构的结构面网格上的简化节点；

2)采用板结构几何特征尺寸对结构面进行二维网格划分，离散化为若干板结构节点及板结构单元；

3)在板结构的结构面上，根据简化节点、板结构节点构建构件单元作为连接构件的等效单元；

4)构建连接单元，实现构件单元与板结构单元之间的结构响应的传递；

5)对每个板结构单元进行节点替换，将每个板结构单元中的简化节点替换成复制节点。

优选的，步骤1)中，忽略连接构件的几何外形，只保留位置信息，将连接构件中心点位置简化为所述简化节点。

优选的，步骤2)中，所述板结构单元为由简化节点与各个板结构节点连线划分构成。

优选的，步骤3)中，所述构建构件单元具体包括如下步骤：

3.1)在简化节点坐标位置创建若干个复制节点，

3.2)在简化节点与板结构节点连线方向上，距离简化节点一定距离位置创建构件节点；