[发明专利]一种用于贝壳珍珠母微结构有限元分析的建模方法

权利要求书

1.一种用于贝壳珍珠母微结构有限元分析的建模方法，其特征在于步骤如下：

(1)根据贝壳珍珠母微结构的几何形状进行有限元网格划分，具体按照零厚度Cohesive单元来模拟贝壳珍珠母微结构中的软结构，利用四节点单元或六面体实体单元来模拟贝壳珍珠母微结构中的硬结构；

(2)确定网格中网格节点序号及网格序号生成方式，网格节点序号及网格序号生成方式相同；根据所述的生成方式确定网格节点序号及网格序号生成函数；

(3)根据网格节点序号及网格序号生成函数结合步骤(1)中划分的有限元网格，确定贝壳珍珠母微结构网格节点序号及网格序号；

(4)根据网格节点序号及网格序号生成方式确定贝壳珍珠母微结构的网格节点数据和网格数据；

所述的网格数据为网格序号及同一网格下的网格节点序号；网格节点数据为网格节点序号及其对应的坐标值；

(5)对生成的网格节点数据及网格数据以及相应材料属性、载荷、边界条件及仿真参数按照有限元分析需要的计算文件格式进行整理，完成建模。

2.根据权利要求1中所述的建模方法，其特征在于：当步骤(1)中划分的有限元网格为二维网格时，网格节点序号及网格序号生成方式均由两位数进行表达，其中十位数为竖直方向序号，个位数为水平方向序号。

3.根据权利要求2中所述的建模方法，其特征在于：网格节点序号及网格序号生成函数表达式为：F(x)＝x，F(y)＝y，x代表水平方向序号、y代表竖直方向序号。

4.根据权利要求3中所述的建模方法，其特征在于：针对零厚度四节点Cohesive单元的重合网格节点处理方式为将重合网格节点假设由原网格节点分裂而成，分裂方向有三个方向，X轴、Y轴及45度方向；其中，X方向Cohesive单元分裂方向为X轴方向，Y方向Cohesive单元分裂方式为Y轴方向，为二节点分裂方式；X与Y相交处节点分裂方向为X轴、Y轴及45度方向，为四节点分裂方式。

5.根据权利要求3中所述的建模方法，其特征在于：步骤(4)中通过下述方式确定网格节点数据和网格数据：

假设任一网格节点序号为YX，则其坐标为(a×(X-1)，a×(Y-1))，其中a为网格节点所在网格的边长；

假设任一网格序号为YX，其网格节点序号为YX、Y(X+1)、(Y+1)(X+1)、(Y+1)X。

6.根据权利要求1中所述的建模方法，其特征在于：当步骤(1)中划分的有限元网格为三维网格时，网格节点及网格序号生成方式均由三位数进行表达，其中十位数为竖直方向序号，个位数为水平方向序号，百位数为与水平、竖直方向垂直方向序号。

7.根据权利要求6中所述的建模方法，其特征在于：网格节点及网格序号生成函数表达式为：F(x)＝x，F(y)＝y，F(z)＝z，x代表水平方向序号、y代表竖直方向序号，z代表与水平、竖直方向垂直方向序号。

8.根据权利要求7中所述的建模方法，其特征在于：针对零厚度八节点Cohesive单元的重合网格节点处理方式为重合节点假设由原网格节点分裂而成，分裂方向有四个方向，X轴、Y轴、45度及Z轴方向；

其中，Cohesive单元的边区域采用四节点分裂方式，分裂方向为除去边所在方向的其他两个方向；边与边的交点采用八节点分裂方式，分裂方向为X轴、Y轴、Z轴及45度方向，其余区域采用二节点分裂方式，其分裂方向为该区域所在面的法向方向。

9.根据权利要求7中所述的建模方法，其特征在于：步骤(4)中通过下述方式确定网格节点数据和网格数据：

假设任一网格节点序号为YXZ，则其坐标为(a×(X-1)，a×(Y-1)，a×(Z-1))，其中a为网格节点所在网格的边长；

假设任一网格序号为YXZ，其网格节点序号为YXZ、Y(X+1)Z、(Y+1)(X+1)Z、(Y+1)XZ、YX(Z+1)、Y(X+1)(Z+1)、(Y+1)(X+1)(Z+1)、(Y+1)X(Z+1)。

10.根据权利要求1中所述的建模方法，其特征在于：所述的计算文件格式为Ls-dyna计算文件格式，或Abaqus计算文件格式。