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考虑结构特征权重的船舶有限元网格形态优化算法研究
| 论文题名： | 考虑结构特征权重的船舶有限元网格形态优化算法研究 |
| 关键词： | 船舶设备;有限元网格;形态优化算法;结构特征权重 |
| 摘要： | 在CAD/CAE集成的船舶有限元建模过程中，需要基于几何模型进行网格划分。但对于形状复杂的几何结构，现有网格自动划分程序生成的网格往往难以满足质量要求。尤其对于船舶这样的多构件复杂结构，由于在多个构件相接位置通常存在短小的几何边，在网格划分时往往会产生过短的单元边，使得网格中出现细长和过小的单元。这些单元质量不合格，将会严重影响有限元分析的准确性和稳定性，因此有限元网格的形态优化成为一个必不可少的环节。为此，基于已有的边折叠简化方法，本文开发了一种新的考虑结构特征权重的船舶有限元网格形态优化算法。 本文首先介绍了CAD/CAE集成的船舶有限元建模过程。基于网格生成原则，并结合有限元分析需要满足的网格质量要求，本文探讨了目前在网格划分后存在的网格质量缺陷，并提出了网格形态优化的必要性。 然后，本文针对船舶板架结构，基于边折叠简化方法，提出了新的考虑结构特征权重的有限元网格形态优化算法，以去除网格中质量不合格的单元，从而改善网格质量。算法在进行边折叠时考虑折叠后的单元形态，优先折叠最短的单元边，避免细长和过小的单元出现，保证网格单元的质量。通过考虑网格节点关联结构特征的权重，近似地量化节点在结构上的重要性。在此基础上，比较单元边两端节点的权重大小以决定边折叠的方向。在边折叠时，优先保留权重值更大的节点，从而对模型上的重要结构特征予以保留。通过优先队列法构造边折叠序列，保证了算法的高效和稳定。 本文用C++语言在NX平台上实现了该算法，并以CAD/CAE集成平台生成的船舶有限元网格模型为算例，对算法进行验证。实验结果表明，经算法优化后的网格质量得到了极大的改善，原始几何模型的重要结构特征得到了很好的保持，算法效率较高，可以满足工程应用的需要。 |
| 作者： | 邹腾 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 柳玉起;章志兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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