基于NX平台的船舶有限元属性自动继承方法研究

摘要

有限元建模时，需要为有限元模型中的单元赋予属性以供有限元求解计算。有限元单元属性继承过程通常采取人工手动完成的方式，该方式具有工作复杂度高、操作重复性高、执行错误率高、过程耗时久等缺点，已成为整个有限元建模过程的效率瓶颈。 论文结合中国船级社“COMPASS3D”项目，详细介绍了基于NX平台的船舶有限元属性继承过程，仔细分析了CAD/CAE集成建模中多模型结构关系，阐释了模型转换过程中对属性继承过程具有深远影响的操作，明晰了它们对属性继承过程的影响及由此导致的难题。 针对属性继承过程中的难题和现有属性继承方法数据冗余、考虑不周、效率低下的问题，提出了一种基于NX平台的船舶有限元属性自动继承方法，设计了属性自动继承的关键算法。充分利用NX软件CAD/CAE集成一体化的特点，深度挖掘模型中提供的信息；使用FEM模型八叉树划分算法缩减目标单元规模；选用特征点简化几何匹配过程；采取包容盒初筛剔除无关单元减少计算量；计算精确距离校正几何匹配结果；定义处理规则解决模型简化造成的例外情况；提取已有模型文件中的几何属性作为属性源，防止数据冗余。 最后根据提出的有限元属性自动继承方法在NX平台上实现了有限元属性自动继承系统，该系统将材料库和型材库置于NX软件体系环境之外，解决材料及型材数据取用不便、迁移困难和模型体积膨胀的问题；利用属性继承算法实现了有限元属性继承过程的自动化；采取属性云图的方法解决了属性继承后结果检查不直观的问题。并利用该系统进行了实际船舶模型的有限元属性继承，通过与传统手动属性继承方式进行对比，验证了系统的可行性与实用性。

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