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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利针对点阵结构静力分析的高效有限胞元方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120745202B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-30发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510849618.3，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权针对点阵结构静力分析的高效有限胞元方法是由郑勇刚;李维帅;杨伟龙;张顺;张帅起;邱一松设计研发完成，并于2025-06-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本针对点阵结构静力分析的高效有限胞元方法在说明书摘要公布了：本发明属于点阵结构的强度分析方法技术领域，公开了一种针对点阵结构静力分析的高效有限胞元方法，建立了针对点阵结构的高效率、高精度的有限元建模和分析一体化方法。本发明针对传统有限元分析中高质量六面体网格剖分难以及单元需保证贴边处理的局限性，采用结构化网格快速划分网格，并改进以往有限胞元法中的自适应积分策略，进一步提高模拟效率。同时，采用罚函数法弱施加位移边界条件。此外，在后处理中将有限胞元法计算的结果映射到更光滑的可视化模型中。通过算例对比，验证本发明能够以稳定、高效的方式对复杂点阵结构展开强度校核域分析，为大规模复杂工程结构体的高效分析提供了可行性方案。

本发明授权针对点阵结构静力分析的高效有限胞元方法在权利要求书中公布了：1.一种针对点阵结构静力分析的高效有限胞元方法，其特征在于，步骤如下： 步骤一，对复杂点阵结构进行三维建模，并生成体素化模型； 首先，对复杂点阵结构进行三维建模，生成封闭面模型；该封闭面模型由具有外法线方 向的空间三角形面围成，该封闭面模型与复杂点阵结构贴合度非常高，则认为封闭面区域与点阵结构区域一致； 然后，根据封闭面模型的三角形面信息进行体素化划分，并生成体素化模型；设置体素 化区域x、y、z方向的长度、、及体素个数nx、ny、nz，并将封闭面模型划分为大小一致的 体素块，记录体素块的形心坐标矩阵[Cen]及顶点坐标矩阵[Node]；对体素块及其顶点进编 号，编号规则分别为： ； 其中，为第i个体素块的编号，表示向上取整，、、为第i个体素块的形心 坐标，为第i个体素块顶点的编号，、、为第i个体素块顶点的坐标；根据封闭面 模型中三角形面的三个顶点的坐标以及外法线方向信息判断体素块形心是否在封闭面区 域内，删除不在封闭面区域内的体素块，并对剩余的体素块及顶点按照编号大小进行 重新排序，至此得到带有体素块编号、顶点编号和顶点坐标的体素化模型；体素化模型所占 据的空间区域与复杂点阵结构所占据的空间区域主要差距在几何边界上，用表示体素 化区域； 步骤二，划分有限元自适应积分网格； 定义一个长方体，其大小使步骤一中的体素化区域完全嵌入，将此长方体所占据空 间区域称作整体域，将此长方体沿着坐标轴方向均分得到整体有限胞元网格，整体有限 胞元网格尺寸大于体素块尺寸；将整体域中的单元区分为边界单元、内部单元和外部单 元，其中，单元对应的节点不全在体素化区域内时称为边界单元；单元对应的节点全部 在体素化区域内时称为为内部单元；单元对应的节点全部在体素化区域外时称为外 部单元；整体有限胞元网格去掉边界单元得到基本有限胞元网格模型，即基网格模型，基网 格区域基本覆盖体素化区域，能有效表征点阵结构的几何形状； 根据八叉树规则，将基网格模型中的边界单元进行进一步细分为包含微小单元的边界 单元；同时，将边界单元中所有微小单元对应高斯点的位置坐标储存，将高斯点在体素化区 域内少于总高斯点数千分之一的边界单元更改为外部单元；去除所有外部单元，重新对 基网格模型的单元、节点进行编号，得到去除外部单元后的基网格模型，其所占据区域为基 网格区域； 步骤三，计算单元刚度阵和荷载向量并组装成整体刚度阵和荷载向量； 根据有限胞元法理论，单元刚度矩阵的计算公式为： 3； 其中，表示单元所占据的空间区域，上标T是转置符号，为材料惩罚参数，B为应变矩 阵，D为本构矩阵；采用高斯数值积分，将式3转换为离散求和的形式为： 4； 其中，为单元内高斯点编号，为单元内高斯点总数，为高斯点对应的积分权重，为高斯点的惩罚参数，若高斯点在体素化区域内，则，否则，，仅对边界 单元内的高斯点进行判断；另外，采用八节点线性单元，即每个单元内有八个高斯点；、分别为从全局坐标，高斯点相对于有限元原点的坐标，X、Y、Z到单元局部坐标，高斯点相 对于所在单元形心的坐标，x、y、z，从单元局部坐标x、y、z到微小单元相对坐标，高斯点相对 于所在微小单元形心的坐标，ξ、η、ζ两次坐标变化的雅可比矩阵的行列式，其中，两次坐标 转化公式为： 5； 其中，、、为单元左下角节点的全局坐标，、、为微小单元左下角节点的单元 局部坐标，、、分别为单元在x、y、z方向上的长度，、、分别为微小单元在ξ、η、ζ方 向上的长度；然后，、分别计算为： 6； 根据式4-6计算得到所有单元的单元刚度矩阵，而后组装形成整体刚度矩阵；由于 在同样尺寸的单元中，相同位置的高斯点对应的相同，因此将高斯点按照在单元 内的相对位置即所在单元的尺寸进行分类，只需要计算不同类型高斯点对应的； 通过得到各个单元的单元刚度阵后，根据节点编号进行对应，组装整体刚度矩阵K； 步骤四，采用弱形式施加边界条件； 步骤五，计算并输出结果文件进行后处理。

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