【结果映射】结构仿真中的插值问题-第一类

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了结构仿真中载荷映射（插值）的重要性，特别是在处理来自不同学科和试验的载荷数据时。文中以温度场和压力场为例，说明了如何通过文本文件类数据进行插值，使用Patran软件作为工具，详细说明了温度场和压力场插值的方法和流程。这种插值方法不仅扩展了多学科联合仿真的可能性，而且提高了仿真结果的精度，为定量分析提供了更贴近实际使用情况的载荷数据，有助于发挥仿真在驱动设计中的作用。

结构仿真是产品研发中的重要一环，跟其它学科仿真甚至试验有千丝万缕的联系，尤其是在载荷方面。站在结构分析工程师的角度，其它学科和试验往往会扮演载荷提取的角色。多体仿真提取的集中力、电磁仿真提取的电磁力、流体仿真提取的压力、热仿真提取的温度分布、风洞试验提取的压力等等都能成为结构分析载荷。由于各学科仿真目的不同，所以几乎不会采用统一的网格模型，节点数据也就没法一一对应，这时前一步仿真的结果怎么作为结构分析的载荷呢？答案只有一个，映射（插值）。

载荷源大致可以分为两类，一类以文本文件提供，另一类以二进制数据文件提供。本文先介绍文本文件类数据的插值问题。这类问题的插值也大致分为两种方法，一种是自编程序灵活选择插值函数完成插值，另一种是用仿真软件自带的插值功能。本文以Patran作为工具，介绍温度场和压力场的插值方法。

1 温度场插值问题

热分析往往采用相对粗糙的网格模型，分析后可以输出文本格式的结果，包含节点坐标和温度数值，如图1所示。

从图1中可以清楚看到27个数据点的信息，我们的目标是应用这些数据定义如下图2所示的模型中216个节点上的温度载荷。

第一步是基于现有数据定义一个空间场函数，步骤如图3-4所示。

注意插值问题需要两套模型共用一个坐标系统，共用一个单位系统。考虑到存在变维度插值问题和建模偏差问题，在图3中的option中可以指定结构网格节点超出数据源包络的外部插值方法和结构网格包络小于数据源包络的处理方法。

第二步就是基于场函数定义结构节点上的温度载荷，这个过程将完成插值，定义过程如图5-6所示。

通过云图检查下温度载荷分布情况，如图7所示。

2 压力场插值问题

压力场插值方法和流程都与温度场基本类似，基于数据源中126组节点力插值出288个单元面上的压力载荷。

场函数定义过程如图8所示。

压力载荷定义过程如图9所示。

显示定义完成的压力载荷，如图10所示。

3 总结

在结构仿真软件内部直接通过插值方法完成外部载荷向内部的传递，扩展了多学科联合、测试-仿真联合仿真的可能性。贴近实际使用情况的载荷是定量分析的基础，而只有结果精度提高了才能真正发挥出仿真驱动设计的效果。