材料轮廓节点编号提取方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN200910052459.5	申请日：	2009.06.04
公开号：	CN101567023A	公开日：	2009.10.28
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效\|\|\|公开
IPC分类号：	G06F17/50	主分类号：	G06F17/50
申请人：	上海轮胎橡胶(集团)股份有限公司轮胎研究所; 双钱集团股份有限公司
发明人：	陈振艺
地址：	200245上海市闵行剑川路2613号
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内容摘要

本发明提供一种材料轮廓节点编号的提取方法。分别用首尾两个节点编号这一对数组来定义组成指定材料全部单元的所有单元线段，然后在这些单元线段中进行比较判别，删除所有定义相同的单元线段，最后剩下的单元线段就是组成指定材料轮廓的线段，这些单元线段的节点编号就是需要提取的指定材料的轮廓节点编号。如果把这些单元线段与组成全部相邻材料单元的所有单元线段进行比较判别，则与相邻材料单元的单元线段有相同定义的单元线段就是组成指定材料单边轮廓的线段，这些单元线段的节点编号就是需要提取的指定材料的单边轮廓节点编号。本发明所提供的方法可用于有限元分析后处理软件的二次开发，以满足特定的分析结果显示要求。

权利要求书

1、  一种指定材料轮廓节点编号提取方法，包括提取完整轮廓的节点编号和单边轮廓的节点编号。

2、  如权利要求1所述的提取指定材料完整轮廓的节点编号，其方法是分别用首尾两个节点编号这一对数组来定义组成指定材料全部单元的所有单元线段，然后将这些单元线段构成一个线段集合，再将线段集合内的每一个单元线段都与线段集合内的其他单元线段进行比较判别，如果有两个单元线段的定义完全相同，则将这两个单元线段从线段集合中删除，最后线段集合中所剩下的单元线段就是组成指定材料完整轮廓的线段，这些单元线段的节点编号就是需要提取的指定材料的轮廓节点编号。

3、  如权利要求1所述的提取指定材料单边轮廓的节点编号，则首先提取完整轮廓的节点编号，然后将组成全部相邻材料单元的所有单元线段构成一个新的线段集合，再将原线段集合中的每一个单元线段与新线段集合中的所有单元线段进行比较，如果原线段集合中某一个单元线段的定义与新线段集合中所有单元线段的定义都不相同，则将该单元线段从原线段集合中删除，最后原线段集合中所剩下的单元线段就是组成指定材料单边轮廓的线段，这些单元线段的节点编号就是需要提取的指定材料的单边轮廓节点编号。

说明书

材料轮廓节点编号提取方法
技术领域
本发明涉及一种材料轮廓节点编号提取方法，可用于有限元分析的后处理软件中，以满足特定的分析结果显示要求。
技术背景
在对物体进行有限元分析时都需要进行前后处理，例如前处理的网格划分和后处理的分析结果显示等。目前各种商业化的有限元分析软件都带有高性能的前后处理软件，自动化程度和处理效率都很高。但对于用户的特殊处理要求，往往自动化程度和处理效率都大打折扣，甚至无法满足，因此可以对这些前后处理软件进行二次开发，用编程的方法来方便迅速地满足这些特殊要求。
例如在轮胎行业，经常需要同时对比显示轮胎不同断面某一种(或数种)材料的变形情况，通常有限元分析软件的后处理软件可以把指定材料的全部单元都显示出来，但往往因为断面数量和单元数量较多，因此画面上线段很多，画面显得较为杂乱，对比效果受影响。为了达到画面简洁明了的目的，就需要仅仅显示指定材料的轮廓线段，甚至只显示单边轮廓线段，这就需要通过编程的方法从相关材料的单元划分信息中提取指定材料轮廓的节点编号，这样就可以根据材料轮廓的节点编号来显示指定材料的轮廓，而不是显示指定材料的全部单元。通常单元划分是由前处理软件完成的，其单元编号，节点编号以及编号的排列方式都是无法预知的，而一个轮胎往往有十几种材料，进行有限元分析时通常被划分成近百个断面，每个断面可以有上千个单元和节点，数据量非常庞大，因此提取材料轮廓的节点编号就需要有简单易行的方法。
发明内容
本发明提供了一种简单易行的适合计算机编程的材料轮廓节点编号提取方法。
本发明所提供的材料轮廓节点编号提取方法为：首先根据单元划分信息(由有限元分析前处理软件生成)读取指定材料的单元编号和单元的节点编号，用首尾两个节点编号这一对数组来定义组成单元的一个线段(以下称为单元线段)，那么就可以将组成指定材料全部单元的所有单元线段构成一个线段集合，对线段集合中的每一个单元线段都与线段集合内的其他单元线段进行比较判别，如果有两个单元线段的定义完全相同(也就是首尾节点编号都相同)，则将这两个单元线段从线段集合中删除，最后线段集合中所剩下的单元线段就是组成指定材料轮廓的线段，这些单元线段的节点编号就是需要提取的指定材料的轮廓节点编号。
如果需要提取指定材料的单边轮廓节点编号，也就是提取指定材料与其他特定材料相邻部分的轮廓节点编号，则首先按上述方法获取指定材料的轮廓线段，然后将组成其他相邻材料全部单元的所有单元线段构成一个新的线段集合，再将原线段集合中的每一个单元线段与新线段集合中的所有单元线段进行比较，如果原线段集合中某一个单元线段的定义与新线段集合中所有单元线段的定义都不相同，则将该单元线段从原线段集合中删除，最后原线段集合中所剩下的单元线段就是组成指定材料单边轮廓的线段，这些单元线段的节点编号就是需要提取的指定材料的单边轮廓节点编号。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的材料轮廓节点编号提取方法作进一步的说明。
图1是本发明内容的实施流程图
图2是一个实施例的示意图
图3是另一个实施例的示意图
具体实施方式
图1是本发明内容的实施流程图，下面结合两个实施例说明具体的实施方法。
第一个实施例是提取轮胎钢丝圈材料的轮廓节点编号，图2左为轮胎钢丝圈材料的网格划分示意图(粗斜字体为单元编号，正常字体为节点编号)，图2右是提取出来的钢丝圈材料轮廓单元线段和节点编号。
首先根据图1所示的流程从单元划分信息(由有限元分析前处理软件生成)中读取全部钢丝圈材料的单元编号和单元的节点编号，接下去分别用首尾两个节点编号这一对数组来定义组成这些单元的所有单元线段(首尾的顺序并不重要，但为了方便后面的判别，需要统一按大小顺序排列)。图2所示的钢丝圈材料单元都是三角形单元，每个单元由3条单元线段组成，一共18条单元线段，如下表所示：

材料名称单元编号单元的节点编号组成单元的单元线段钢丝圈 61 55，65，66 (55，65)，(65，66)，(55，66) 钢丝圈 62 56，55，66 (55，56)，(55，66)，(56，66) 钢丝圈 63 56，66，67 (56，66)，(66，67)，(56，67) 钢丝圈 69 66，65，75 (65，66)，(65，75)，(66，75) 钢丝圈 70 66，75，76 (66，75)，(75，76)，(66，76) 钢丝圈 71 67，66，76 (66，67)，(66，76)，(67，76)

将这些单元线段构成一个线段集合A：{(55，65)，(65，66)，(55，66)，(55，56)，(55，66)，(56，66)，(56，66)，(66，67)，(56，67)，(65，66)，(65，75)，(66，75)，(66，75)，(75，76)，(66，76)，(66，67)，(66，76)，(67，76)}，对其中的所有单元线段都进行两两对比，发现61单元中的第3个单元线段与62单元的第2个单元线段定义相同，都为(55，66)，62单元中的第3个单元线段与63单元的第1个单元线段定义相同，都为(56，66)，等等，共有6对单元线段定义相同，把他们从线段集合A中删除，则线段集合A还剩下6个单元线段：{(55，56)，(55，66)，(56，67)，(65，75)，(67，76)，(75，76)}。这些单元线段组成了钢丝圈材料的轮廓，这些单元线段的节点编号就是钢丝圈材料的轮廓节点编号。
第二个实施例是提取轮胎带束材料的单边轮廓节点编号，整个带束由3层不同的带束材料组成，宽度也各不相同，周围分别是胎面、垫胶和胎体材料，需要提取整个带束材料与垫胶和胎体材料接触部分的单边轮廓节点编号。图3a为带束材料以及周围其他材料分布示意图，图3b为网格划分示意图(粗斜字体为单元编号，正常字体为节点编号)，图3c为提取出来的完整轮廓单元线段和节点编号，图3d为提取出来的单边轮廓单元线段和节点编号。
首先根据图1所示的流程从单元划分信息(由有限元分析前处理软件生成)中读取3种带束材料以及与带束材料相邻的垫胶和胎体材料的单元编号和单元的节点编号，分别用首尾两个节点编号这一对数组来定义组成这些单元的所有单元线段(图3所示的这些单元都是四边形单元，每个单元由4个单元线段组成，一共64个单元线段)，如下表所示：
材料名称单元编号单元的节点编号组成单元的线段带束1 30 36，46，47，37 (36，46)，(46，47)，(37，47)，(36，37) 带束1 39 46，56，57，47 (46，56)，(56，57)，(47，57)，(46，47) 带束1 48 56，66，67，57 (56，66)，(66，67)，(57，67)，(56，57) 带束2 22 27，37，38，28 (27，37)，(37，38)，(28，38)，(27，28) 带束2 31 37，47，48，38 (37，47)，(47，48)，(38，48)，(37，38) 带束2 40 47，57，58，48 (47，57)，(57，58)，(48，58)，(47，48) 带束2 49 57，67，68，58 (57，67)，(67，68)，(58，68)，(57，58) 带束2 58 67，77，78，68 (67，77)，(77，78)，(68，78)，(67，68) 带束3 41 48，58，59，49 (48，58)，(58，59)，(49，59)，(48，49) 垫胶 20 25，35，36，26 (25，35)，(35，36)，(26，36)，(25，26) 垫胶 21 26，36，37，27 (26，36)，(36，37)，(27，37)，(26，27) 垫胶 29 35，45，46，36 (35，45)，(45，46)，(36，46)，(35，36) 垫胶 47 55，65，66，56 (55，65)，(65，66)，(56，66)，(55，56) 垫胶 56 65，75，76，66 (65，75)，(75，76)，(66，76)，(65，66) 垫胶 57 66，76，77，67 (66，76)，(76，77)，(67，77)，(66，67) 胎体 38 45，55，56，46 (45，55)，(55，56)，(46，56)，(45，46)

将这些单元线段构成一个线段集合A：{(36，46)，(46，47)，(37，47)，(36，37)，(46，56)，(56，57)，(47，57)，(46，47)，(56，66)，(66，67)，(57，67)，(56，57)，(27，37)，(37，38)，(28，38)，(27，28)，(37，47)，(47，48)，(38，48)，(37，38)，(47，57)，(57，58)，(48，58)，(47，48)，(57，67)，(67，68)，(58，68)，(57，58)，(67，77)，(77，78)，(68，78)，(67，68)，(48，58)，(58，59)，(49，59)，(48，49)}。对线段集合A中的所有单元线段都进行两两对比，发现共有10对单元线段定义相同，把他们从线段集合A中删除，则线段集合A中还剩下16个单元线段：{(27，28)、(27，37)、(36，37)、(36，46)，(46，56)，(56，66)，(66，67)、(67，77)、(77，78)、(68，78)，(58，68)，(58，59)、(49，59)、(48，49)、(38，48)，(28，38)}。这些单元线段组成了带束材料的轮廓，这些单元线段的节点编号就是带束材料的轮廓节点编号。
接下去将组成全部垫胶和胎体材料单元的所有单元线段构成一个新的线段集合B：{(25，35)，(35，36)，(26，36)，(25，26)，(26，36)，(36，37)，(27，37)，(26，27)，(35，45)，(45，46)，(36，46)，(35，36)，(55，65)，(65，66)，(56，66)，(55，56)，(65，75)，(75，76)，(66，76)，(65，66)，(66，76)，(76，77)，(67，77)，(66，67)，(45，55)，(55，56)，(46，56)，(45，46)}，然后对线段集合A中剩下的每一个单元线段，都与线段集合B中所有的单元线段进行对比，如果线段集合A中的某一个单元线段与线段集合B中所有单元线段的定义都不相同，则将该单元线段从线段集合A中删除。例如线段集合A中的第1个单元线段(27，28)与线段集合B中的所有单元线段定义都不相同，因此该单元线段要从线段集合A中删除，而线段集合A中的第2个单元线段(27，37)与线段集合B中的第7个单元线段定义相同，因此该单元线段保留在线段集合A中。最后线段集合A中还剩下7个单元线段：{(27，37)、(36，37)、(36，46)，(46，56)，(56，66)，(66，67)、(67，77)}。这些单元线段组成了带束材料的单边轮廓，这些单元线段的节点编号就是带束材料的单边轮廓节点编号。