[发明专利]一种基于abaqus未填充裂缝的缝宽自动分析方法

说明书

本发明公开了一种基于abaqus未填充裂缝的缝宽自动分析方法，该算法由按照abaqus数据裂缝边界点提取参数、裂缝点划分、上下壁面点剖分(中轴线提取)，裂缝宽度参数计算组成。具有算法完善、计算准确度高的特点，并克服了传统基于图像细化算法的多边形边缘点不准确的特点，并提出多种方法针对不同裂缝情况下的进行参数估计与计算。

技术领域

本发明属于abaqus数值模拟及参数提取分析技术领域，具体来说涉及一种基于abaqus未填充裂缝的缝宽自动分析方法。

背景技术

利用abaqus模拟计算裂缝参数是一种常见的数值模拟手段，abaqus裂缝模拟是基于XFEM方法，常规的裂缝模拟是针对新产生的单元破裂裂纹，或者流体填充的缺口，这种情况下的裂缝能够直接通过开度参数获取裂缝宽度，但是预制的未含流体的裂缝(定义为材料缺口)，裂缝实际上为一种带有缺口的材料，该缺口即为裂缝，但不具有裂缝网格，是一种内边界条件，不具有网格开度等属性。该种情况下的裂缝宽度需要借助abaqus的网格标记规律提取参数，再借助相关的数学方法还原裂缝轨迹，从而计算合理的裂缝宽度值和随着时间进行的裂缝宽度变化情况。

但是目前没有相关的成熟算法解决这个问题，一般针对裂缝的参数提取是通过在两侧壁面上标记两点，通过获取两点间的距离，来反映裂缝宽度的变换，但是该方案存在三点缺点：

1、abaqus剖分网格时不能做到完全对称，两点连线不一定在每一个时间步内都是法向；

2、裂缝的变形不是按照标记两点连线进行变化，两点间距无法反映裂缝宽度变化；

3、裂缝受力过程中存在变形和位移，裂缝的走向也在变化，两个数据点不能反映整个裂缝每一点的宽度变化。

故目前没有一种较为可行和完整的方案进行裂缝宽度参数的获取及计算。大多数的研究是针对新产生的裂缝网格的参数计算的，预制未填充裂缝没有成熟的研究方案。

重庆大学提出了一种abaqus的裂缝数据存储方法(详见专利CN110399684A“一种ABAQUS裂缝扩展的数据提取方法、系统与计算机可读存储介质”)，该专利中提及一种关于裂缝的图像处理方法提取裂缝参数，即采用形态学上的细化算法获取裂缝图像的中轴线，从而获取裂缝轴向。

但是目前通过图像形态学的方式获取的裂缝轴向，极大地受到图像分辨率的影响，裂缝多边形转变为图像的过程中会丢失一些特征参数(详细位置无法在图像中描述)，像素和实际坐标无法一一对应，获取的中轴线存在还原困难的问题。无法基于图像的细化算法得到的中轴线计算裂缝宽度。

故目前缺少一套完整的abaqus未填充预制裂缝的缝宽计算算法，能够准确地提取裂缝参数、分类、还原，从而计算整个裂缝中的宽度变化。

发明内容

本发明提出了一种基于abaqus未填充裂缝的缝宽自动分析方法，该算法由按照abaqus数据裂缝边界点提取参数、裂缝点划分、上下壁面点剖分(中轴线提取)，裂缝宽度参数计算组成。具有算法完善、计算准确度高的特点，并克服了传统基于图像细化算法的多边形边缘点不准确的特点，并提出多种方法针对不同裂缝情况下的进行参数估计与计算。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于abaqus未填充裂缝的缝宽自动分析方法，该计算方法按照以下步骤进行：

步骤一、通过abaqus的模型计算，得到odb文件，再通过python接口获取模型所有node的coordinate、label和连通关系；

步骤二、简单裂缝采用kmeans或者SVM方法进行剖分，复杂裂缝使用abaqus自身标记的方法进行剖分；

步骤三、简单裂缝使用线性拟合或者B样条插值的方法进行上下壁面剖分，复杂裂缝采用Delaunay三角形剖分的方式提取裂缝多边形的中轴线。