基于有限元法的前后处理器的二次开发及应用

论文摘要

本文针对有限元法前后处理关键技术及二次开发进行了研究。研究内容包括模型处理-CAD/CAE之间模型转换及参数化建模;网格划分-网格划分及修正及建模网格一体化;求解器的开发及集成;后处理分析二次开发。首先介绍了有限元法基本理论,前后处理平台的发展及关键技术。其次针对CAE有限元分析模型来源一般分为CAD软件中导入和CAE软件中直接建模这两种情况,结合MSC.Patran和Tribon接口系统的模型导入和基于Gambit的潜体自动化建模系统分别给出了实现过程及主要步骤。另外,针对参数化建模和网格划分一体化这一在工程常使用这种情况,以水翼升力求解系统为例给出了其算法思想和实现过程。接下来针对有限元法的关键部分-求解器与前处理的集成开发做了叙述,并给出了水翼升力的求解原理和实现过程。文中分别根据水翼升力求解结果和回转体的计算结果阐述了后处理的实现内容和方式。结果表明,参数化建模的方法能够缩短重复性建模时间并能减少手工建模出错率。支持求解器的二次开发,不仅可以在前后处理平台中集成通用的有限元求解器,而且可以将自制求解器添加到该平台中。后处理二次开发满足常用的云图、矢量图显示方式,且可根据特定对象进行扩展和定制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 论文内容及组织
• 1.4 项目支持
• 第二章 有限元处理技术
• 2.1 有限元法及前后处理平台产生
• 2.1.1 有限元法简介
• 2.1.2 有限元法及前后处理平台的发展
• 2.2 前后处理关键技术
• 2.2.1 模型处理
• 2.2.2 网格划分
• 2.2.3 求解器集成
• 2.2.4 后处理分析
• 2.3 二次开发平台及工具选择
• 2.3.1 Tribon
• 2.3.2 Gambit
• 2.3.3 MSC.Patran
• 第三章 MSC.PATRAN 和TRIBON 接口系统
• 3.1 模型导入
• 3.1.1 Basic Design 模块中的XML 文件格式
• 3.1.2 使用DDE 方式提取Tribon 托盘数据
• 3.1.3 Tribon 数据提取和XML 文件生成
• 3.1.4 XML 文件解析
• 3.1.5 使用三角化程序对Plate 进行三角划分
• 3.1.6 使用Patran 进行几何建模
• 3.2 TRIBON 和PATRAN 接口系统结果示例
• 3.3 模型转换研究
• 第四章 基于GAMBIT 的回转体自动化建模
• 4.1 系统简介
• 4.2 GAMBIT 命令分析
• 4.3 模型创建
• 4.3.1 主体模型创建
• 4.3.2 尾翼模型的创建
• 4.3.3 围壳模型的创建
• 4.4 网格划分及结果显示
• 4.4.1 网格划分
• 4.4.2 参数化建模结果显示
• 4.5 提交FLUENT 进行求解计算
• 第五章 基于MSC.PATRAN 的水翼升力求解系统
• 5.1 系统原理及实现流程
• 5.2 建模及网格划分一体化
• 5.3 网格划分及网格修正
• 5.4 工况设定及其存储方式
• 5.5 水翼升力求解方法综述及求解原理
• 5.5.1 水翼升力求解方法综述
• 5.5.2 升力求解器求解原理
• 5.5.3 提交求解器求解
• 5.6 后处理分析
• 5.7 水翼升力系统结果实例
• 5.7.1 算例一数值计算及结论
• 5.7.2 算例二数值计算及实验
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文