[发明专利]一种基于abaqus的真实粗糙表面建模方法

说明书

本发明公开了一种基于abaqus的真实粗糙表面建模方法，适用于三维真实粗糙表面在abaqus软件中的快速建模。本方法通过三维形貌仪获取真实粗糙表面的三维形貌数据，采用matlab进行数据降噪处理，在abaqus中实现了三维实体模型的建立。采用python语言编写程序，生成点、线、面，生成真实粗糙表面壳体后并进行实体化，最终得到真实粗糙表面的三维实体模型。根据数据直接在有限元分析软件abaqus中进行建模，可以有效避免将数据导入其他软件建好模型之后再导入abaqus中繁琐步骤以及可能会存在的模型失真的情况，并且在很大程度上提升三维模型的准确性，也为后续进一步实现真实粗糙表面接触特性的自动化分析打下良好的基础。

技术领域

本发明涉及真实粗糙表面的精确建模技术领域，尤其涉及一种基于abaqus二次开发真实粗糙表面的建模方法。

背景技术

实际工程中相互接触的零件表面，从宏观上看是非常光滑的，但是在接触表面的微观尺度上可以看到许多的凸峰和凹谷。当两个表面相互接触时，实际上发生接触的是两个表面上的微凸体，真实的接触面积只是名义接触面积的一部分。因此，真实粗糙表面的建模对粗糙表面间的接触特性分析有着重要意义。

目前对于使用表面测量仪数字化真实粗糙表面得到的数据，通常是使用三维建模软件进行建模，如PREO,SOLIDWORKS,UG，在这些三维软件中建立模型之后然后导入仿真软件中进行分析。但是，首先在三维软件中进行真实粗糙表面建模的精度不是很高，其次将建立好的三维模型导入有限元软件时还会存在模型数据丢失，失真等情况，而这些对于粗糙表面进行仿真分析的准确性是非常不利的。

针对以上不足，有必要基于abaqus二次开发对真实粗糙表面进行精确的建模，实现对真实粗糙表面建模和有限元分析都在abaqus中进行的目的。有效避免了将大量数据倒来倒去的麻烦，同时不用考虑将模型导入abaqus软件时可能会存在数据丢失的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于abaqus二次开发粗糙表面的建模方法，利用abaqus有限元软件建立精确的真实粗糙表面模型。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

步骤一，真实粗糙表面微观形貌数据的获取。

使用三维形貌测量仪获取粗糙表面的三维形貌数据，通过三维表面形貌仪获取的点云数据为matlab软件可直接进行提取的txt格式，其中第一列，第二列，第三列数据分别对应为每个采集点的x，y，z坐标。

步骤二，点云数据去噪处理。

在matlab软件中采用小波降噪的方法对点云数据进行处理，以达到数据滤波去噪的目的。将处理后的数据保存为有限元软件abaqus可以直接进行提取的txt格式。

步骤三，根据去噪后的点云数据，使用python语言编写程序建立真实粗糙表面。具体包含以下步骤：

1)创建粗糙表面的一半模型part-1。

A.创建基准点。

使用python语言进行二次开发将预处理后的三维形貌数据导入，使用while循环在abaqus中生成基准点。

B.由点生线，由线生面。

导入abaqus软件中生成每个点云数据对应坐标的基准点，是一种有序分布的点云数据形式，它的点云形状类似于矩阵，基准点的分布十分规律。首先，从第一个点开始，使得相邻的三个点生成线，使用这三条线生成一个三角面。然后，使用while循环命令，直到生成真实粗糙表面的一半三角化表面。

2)创建粗糙表面的另一半模型part-2。

A.同上面1)中的A步骤一样将含有去噪后点云数据的txt文件导入最终生成基准点。