[发明专利]一种确定性有限元软件在含区间参数简单或大型复杂结构分析中的应用方法

摘要

本发明公开了一种确定性有限元软件在含区间参数简单或大型复杂结构分析中的应用方法，包括：(1)建立结构几何模型；(2)输入结构的区间参数；(3)选择单元类型、材料属性和边界条件，进行结构网格离散；(4)取回步骤(2)和(3)中的数据创建确定性有限元软件的输入文件；(5)运行确定性有限元软件生成顶点刚度矩阵和顶点载荷向量；(6)根据顶点求解定理，将含区间参数结构静力问题转化为一系列确定性参数的结构静力问题子模型；(7)采用并行算法求解子模型，得到全部子模型的结构静力响应；(8)结果后处理得到结构静力响应的上界、下界和中值，并根据需要进行结果可视化。本发明为解决复杂结构的区间分析提供了一种简洁、有效的方法。

主权项

1.一种确定性有限元软件在含区间参数简单或大型复杂结构分析中的应用方法，其特征在于实现步骤如下：步骤一、建立含区间参数简单或大型复杂结构的几何模型；步骤一中含区间参数结构几何模型的建立有两种方法：对于简单结构采用确定性有限元软件前处理模块建模，简单结构包括桁架、钢架及单一型式的梁、板结构；对于大型复杂结构采用专业CAD软件建模，大型复杂结构包括形状复杂的装配体、杆‑梁‑板组合结构，最终将模型导入确定性有限元软件；步骤二、输入结构的区间不确定性参数，包括材料属性和载荷条件中的区间参数；步骤三、在确定性有限元软件中选择单元类型、材料属性和边界条件，并进行结构网格离散；步骤四、根据步骤二和步骤三的数据创建确定性有限元软件的输入文件；步骤五、启动确定性有限元软件读入步骤四创建的输入文件，生成含区间参数结构的顶点刚度矩阵和顶点载荷向量步骤六、基于区间线性方程组的顶点求解定理，将含区间参数结构静力问题转化为一系列确定性参数结构静力问题子模型；步骤六中采用顶点刚度矩阵和顶点载荷向量的组合形式得到子模型，表示为：式中，u为顶点位移向量，为顶点刚度矩阵，为顶点载荷向量，具体表示为：式中，或者k_ij,i,j＝1,2,…,n，和k_ij分别为区间不确定性矩阵元素k_ij的上界和下界，或者f_i,i＝1,2,…,n，和f_i分别为区间不确定性向量元素f_i的上界和下界，n为结构系统的自由度；步骤七、采用并行算法求解全部子模型，得到全部子模型的结构静力响应；步骤八、将步骤七求得的全部子模型的解进行比较，得到结构静力响应的上界、下界和中值，并根据需要进行结果可视化。