一种三维轧件拉伸建模过程边界组元自动提取方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种三维轧件拉伸建模过程边界组元自动提取方法及系统，该方法包括：对二维模型进行四边形网格划分并按照每个节点被单元共用的情况对节点分类；对二维模型中的节点进行搜索，以搜索出二维模型中所有属于边界节点的节点；判断二维模型是否有对称简化，当有对称简化时，提取对称轴和对称中心上的节点；拉伸二维模型，获取三维轧件模型；将拉伸前的边界节点对应至拉伸后的三维轧件模型中并形成面片组元，再提取三维轧件模型首尾两个截面，获得三维轧件模型中所有边界组元。本发明专利技术有效解决了三维热力耦合模拟的轧件网格重构继承过程和边界条件建立过程的边界自动提取问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种三维轧件拉伸建模过程边界组元自动提取方法及系统


[0001]本专利技术涉及轧制数值模拟
，特别涉及一种三维轧件拉伸建模过程边界组元自动提取方法及系统。

技术介绍

[0002]在全流程轧制数值模拟过程中，容易出现较为严重的网格畸变；网格畸变导致计算偏差变大，无法满足真实性的要求，需要进行模型的重构。而网格重构过程需要人为提取轧件截面边界线来进行，效率较低。
[0003]同时，轧制数值模拟边界条件建立过程的边界提取也需要人为手动进行；不仅耗费时间，也给全流程热力耦合数值模拟系统的编写造成了困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种三维轧件拉伸建模过程边界组元自动提取方法及系统，以解决在轧制数值模拟提取截面边界重构网格或建立边界条件时，现有技术需要人为提取轧件截面边界线，由此造成效率较低，费时费力的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种三维轧件拉伸建模过程边界组元自动提取方法，所述三维轧件拉伸建模过程边界组元自动提取方法包括：对二维模型进行四边形网格划分，并按照每个节点被单元共用的情况对节点分类；其中，当节点只在一个单元内时，属于第一类节点；当节点被两个单元共用时，属于第二类节点；当节点被两个以上单元共用时，属于第三类节点；将第一类节点和第二类节点存入第一边界节点数组中；基于所述第一边界节点数组对二维模型中的节点进行搜索，以搜索出二维模型中所有属于边界节点的节点，并将搜索出的节点存入第二边界节点数组中；基于所述第二边界节点数组，判断二维模型是否有对称简化，当二维模型有对称简化时，对二维模型的对称轴和对称中心上的节点进行提取；拉伸二维模型，获取三维轧件模型；将拉伸前的边界节点对应至拉伸后的三维轧件模型中，并形成面片组元，再提取三维轧件模型的首尾两个截面，以获得三维轧件模型中所有边界组元；其中，所述拉伸前的边界节点包括：所述第二边界节点数组中的节点和提取到的二维模型对称轴和对称中心上的节点。
[0006]进一步地，所述二维模型为二维CAD模型。
[0007]进一步地，基于所述第一边界节点数组对二维模型中的节点进行搜索，以搜索出二维模型中所有属于边界节点的节点，并将搜索出的节点存入第二边界节点数组中，包括：步骤1，任意挑选一个第二类节点作为当前节点；步骤2，按照预设排序规则对所述第一边界节点数组中的节点进行排序；以当前节点为起点进行搜索，搜索出属于边界节点的节点；其中，搜索过程包括：以与当前节点在同
一单元且位于所述第一边界节点数组内的节点为搜索节点，当搜索节点为第一类节点时，不对其所在单元进行标记，将搜索节点存入所述第二边界节点数组中；当搜索节点为第二类节点时，标记其所在单元为边界单元，将搜索节点设为新的当前节点，并将其存入所述第二边界节点数组中；步骤3，若当前节点所在单元内不存在位于所述第一边界节点数组内的节点，则判断当前节点所在单元内的其余3个节点中是否有被其它边界单元共享的节点，将满足条件的节点所在单元标记为边界单元，并将满足条件的节点设为新的当前节点，并将其同时存入第一边界节点数组和第二边界节点数组中；其中，在搜索下一个节点时，搜索范围仅在未被标记单元内；步骤4，重复执行步骤2至步骤3，直至所述第二边界节点数组中的节点数目等于所述第一边界节点数组中的节点数目，完成二维模型中所有节点的搜索。
[0008]进一步地，基于所述第二边界节点数组，判断二维模型是否有对称简化，包括：统计第二边界节点数组中横坐标或纵坐标为0的节点的个数；根据第二边界节点数组中横坐标或纵坐标为0的节点的个数判断二维模型是否有对称简化。
[0009]另一方面，本专利技术还提供了一种三维轧件拉伸建模过程边界组元自动提取系统，所述三维轧件拉伸建模过程边界组元自动提取系统包括：模型网格划分及节点分类模块，用于对二维模型进行四边形网格划分，并按照每个节点被单元共用的情况对节点分类；其中，当节点只在一个单元内时，属于第一类节点；当节点被两个单元共用时，属于第二类节点；当节点被两个以上单元共用时，属于第三类节点；存储模块，用于将第一类节点和第二类节点存入第一边界节点数组中；边界节点搜索模块，用于基于所述第一边界节点数组对二维模型中的节点进行搜索，以搜索出二维模型中所有属于边界节点的节点，并将搜索出的节点存入第二边界节点数组中；对称简化判断模块，用于基于所述第二边界节点数组，判断二维模型是否有对称简化，当二维模型有对称简化时，对二维模型的对称轴和对称中心上的节点进行提取；边界组元获取模块，用于拉伸二维模型，获取三维轧件模型；将拉伸前的边界节点对应至拉伸后的三维轧件模型中，并形成面片组元，再提取三维轧件模型的首尾两个截面，以获得三维轧件模型中所有边界组元；其中，所述拉伸前的边界节点包括：所述第二边界节点数组中的节点和提取到的二维模型对称轴和对称中心上的节点。
[0010]进一步地，所述二维模型为二维CAD模型。
[0011]进一步地，所述边界节点搜索模块具体用于执行以下步骤：步骤1，任意挑选一个第二类节点作为当前节点；步骤2，按照预设排序规则对所述第一边界节点数组中的节点进行排序；以当前节点为起点进行搜索，搜索出属于边界节点的节点；其中，搜索过程包括：以与当前节点在同一单元且位于所述第一边界节点数组内的节点为搜索节点，当搜索节点为第一类节点时，不对其所在单元进行标记，将搜索节点存入所述第二边界节点数组中；当搜索节点为第二类节点时，标记其所在单元为边界单元，将搜索节点设为新的当前节点，并将其存入所述第二边界节点数组中；
步骤3，若当前节点所在单元内不存在位于所述第一边界节点数组内的节点，则判断当前节点所在单元内的其余3个节点中是否有被其它边界单元共享的节点，将满足条件的节点所在单元标记为边界单元，并将满足条件的节点设为新的当前节点，并将其同时存入第一边界节点数组和第二边界节点数组中；其中，在搜索下一个节点时，搜索范围仅在未被标记单元内；步骤4，重复执行步骤2至步骤3，直至所述第二边界节点数组中的节点数目等于所述第一边界节点数组中的节点数目，完成二维模型中所有节点的搜索。
[0012]进一步地，所述对称简化判断模块具体用于：统计第二边界节点数组中横坐标或纵坐标为0的节点的个数；根据第二边界节点数组中横坐标或纵坐标为0的节点的个数判断二维模型是否有对称简化。
[0013]再一方面，本专利技术还提供了一种电子设备，其包括处理器和存储器；其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现上述方法。
[0014]又一方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现上述方法。
[0015]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括：本专利技术提供的三维轧件拉伸建模过程边界组元自动提取方法，可用于有限元模拟中，该边界组元自动提取方法能够将出现网格畸变的轧件模型进行边界节点提取并排序，随后可以对其进行网格重构以进行后续的模拟；或在轧制过程添加边界条件时自动提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维轧件拉伸建模过程边界组元自动提取方法，其特征在于，包括：对二维模型进行四边形网格划分，并按照每个节点被单元共用的情况对节点分类；其中，当节点只在一个单元内时，属于第一类节点；当节点被两个单元共用时，属于第二类节点；当节点被两个以上单元共用时，属于第三类节点；将第一类节点和第二类节点存入第一边界节点数组中；基于所述第一边界节点数组对二维模型中的节点进行搜索，以搜索出二维模型中所有属于边界节点的节点，并将搜索出的节点存入第二边界节点数组中；基于所述第二边界节点数组，判断二维模型是否有对称简化，当二维模型有对称简化时，对二维模型的对称轴和对称中心上的节点进行提取；拉伸二维模型，获取三维轧件模型；将拉伸前的边界节点对应至拉伸后的三维轧件模型中，并形成面片组元，再提取三维轧件模型的首尾两个截面，以获得三维轧件模型中所有边界组元；其中，所述拉伸前的边界节点包括：所述第二边界节点数组中的节点和提取到的二维模型对称轴和对称中心上的节点。2.如权利要求1所述的三维轧件拉伸建模过程边界组元自动提取方法，其特征在于，所述二维模型为二维CAD模型。3.如权利要求1所述的三维轧件拉伸建模过程边界组元自动提取方法，其特征在于，基于所述第一边界节点数组对二维模型中的节点进行搜索，以搜索出二维模型中所有属于边界节点的节点，并将搜索出的节点存入第二边界节点数组中，包括：步骤1，任意挑选一个第二类节点作为当前节点；步骤2，按照预设排序规则对所述第一边界节点数组中的节点进行排序；以当前节点为起点进行搜索，搜索出属于边界节点的节点；其中，搜索过程包括：以与当前节点在同一单元且位于所述第一边界节点数组内的节点为搜索节点，当搜索节点为第一类节点时，不对其所在单元进行标记，将搜索节点存入所述第二边界节点数组中；当搜索节点为第二类节点时，标记其所在单元为边界单元，将搜索节点设为新的当前节点，并将其存入所述第二边界节点数组中；步骤3，若当前节点所在单元内不存在位于所述第一边界节点数组内的节点，则判断当前节点所在单元内的其余3个节点中是否有被其它边界单元共享的节点，将满足条件的节点所在单元标记为边界单元，并将满足条件的节点设为新的当前节点，并将其同时存入第一边界节点数组和第二边界节点数组中；其中，在搜索下一个节点时，搜索范围仅在未被标记单元内；步骤4，重复执行步骤2至步骤3，直至所述第二边界节点数组中的节点数目等于所述第一边界节点数组中的节点数目，完成二维模型中所有节点的搜索。4.如权利要求1所述的三维轧件拉伸建模过程边界组元自动提取方法，其特征在于，基于所述第二边界节点数组，判断二维模型是否有对称简化，包括：统计第二边界节点数组中横坐标或纵坐标为0的节点的个数；根据第二边界节点数组中横坐标或纵坐标为0的节点的个数判断二维模型是否有对称简化。5.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱国明，武甲文，康永林，段宏伟，王卓，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：