(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210981136.X (22)申请日 2022.08.16 (71)申请人 南京理工大 学 地址 210094 江苏省南京市玄武区孝陵卫 200号 (72)发明人 郭锐　陈佑明　俞旸晖　杨贵涛　 (74)专利代理 机构 南京理工大 学专利中心 32203 专利代理师 朱沉雁 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/22(2020.01) G06F 30/18(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种平行六面体靶板的有限元网格快速自 动生成方法 (57)摘要 本发明公开了一种平行六面体靶板的有限 元网格快速自动生成方法， 首先确定平行六面体 靶板的几何参数， 包括厚度、 高度、 宽度、 朝向、 偏 置距离和倾角， 将平行六面体靶板划分成特定形 状六面体， 然后确定各特定形状六面体棱边的网 格数量并确定对应的节点坐标， 随后对节点坐标 进行镜像补充， 之后扩展至平行六面体靶板的节 点坐标， 输出为结构化有限元网格， 最后对结构 化网格节 点坐标进行排序整理， 输出为非结构化 有限元网格， 进行侵彻、 加载、 接触等计算使用， 无需借助现有的有限元网格生 成软件， 显著降低 了相关技 术人员的工作量， 提升 了计算效率。 权利要求书9页 说明书16页 附图4页 CN 115329635 A 2022.11.11 CN 115329635 A 1.一种平行 六面体靶板的有限元网格快速自动生成方法， 其特 征在于， 具体步骤如下： 步骤S1， 确定平行六面体靶板的几何参数， 包括厚度、 高度、 宽度、 朝向、 偏置距离和倾 角， 沿参考方向将平行六面体靶板 分成4个子靶板， 依次为一号子靶板、 二号子靶板、 三号子 靶板和四号子靶板， 取一 号子靶板沿参 考方向划分成6个特定形状六面体， 转入步骤S2； 步骤S2， 确定6个特定形状六面体的正面上一组对边的网格数量并确定对应的边节点 坐标， 转入步骤S3； 步骤S3， 对6个特定形状六面体的正面上一组对边的边节点坐标进行镜像补充， 获得平 行六面体靶板正 面的边节点 坐标， 转入步骤S4； 步骤S4， 将靶板正面的边节点坐标扩展至靶板正面的面节点坐标， 补充平面六面体靶 板沿参考方向的边节点 坐标， 转入步骤S5； 步骤S5， 通过设定矩阵整理函数， 由平行六面体靶板正面的面节点坐标和平面六面体 靶板沿参考方向的边节点坐标， 根据平行六面体靶板的朝向， 获得平行六面体靶板的结构 化网格的体节点 坐标， 进而获得平行 六面体靶板的结构化有限元网格， 转入步骤S6； 步骤S6， 通过设定三维序号矩阵， 得到非结构化网格矩阵， 将平行六面体靶板的结构化 有限元网格的体节点 坐标排序整理， 获得平行 六面体靶板的非结构化有限元网格。 2.根据权利要求1所述的一种平行六面体靶板的有限元网格快速自动生成方法， 其特 征在于： 步骤S1 中， 确定平行六面体靶板的几何参数， 包括厚度、 高度、 宽度、 朝向、 偏 置距离 和倾角， 沿参考方向将平行六面体靶板 分成4个子靶板， 依次为一号子靶板、 二号子靶板、 三 号子靶板和四号子靶板， 取一 号子靶板沿参 考方向划分成6个特定形状六面体， 具体如下： 以弹丸、 冲击波以及其他来袭物体方向为参考方向， 平行六面体靶板承受弹丸、 冲击波 以及其他来袭物体的面为靶板正面， 其反面为靶板背面， 其余四面分别为靶板顶面、 靶板底 面、 靶板左侧面和靶板右侧面； 靶板正面与靶板背面之间的距离为平行六面体靶板的厚度L4； 靶板顶面与靶板底面之 间的距离2* L2， L2为平行六面体靶板高度的一半； 靶 板左侧面与靶 板右侧面之间的距离为2* L3， L3为平行六面体靶板宽度的一半； 靶板高度与靶 板宽度的比值不小 于0.5， 且不 大于2； 参 考方向的反方向为平行六面体靶板的朝向； 平行六面体靶板沿参考方向平移的长度为偏置 距离L5； 平行六面体靶板与参考方向的线面角为平行六面体靶板的倾角α， 倾角α不小于30 度， 且不大于90度； 到靶板顶面与靶板底面距离相等的全部点构 成平行六面体靶板的一 次中面； 到靶板左 侧面与靶板右侧面距离相等的全部点构成平行 六面体靶板的二次中面； 由一次中面与二 次中面沿参考方向将平行六面体靶板分为 四块子靶板， 同步接触靶板 顶面与靶板右侧面的子靶板为一号子靶板， 沿等效厚度方向从一号子靶板开始按顺时针将 其他子靶板依次定义 为二号子靶板、 三 号子靶板和四号子靶板； 将一号子靶板上与靶板正面重合的面沿参考方向的投影面定义为预划分面， 靶板正面 在沿参考方向上的投影面 为靶板投影正 面； 以预划分面、 一次中面与二次中面的交点为圆心， 在预划分面内绘制 半径为R的1/4圆 弧， 称为面内弧， 0.1L2≤R≤0.7L2， 且0.1L3≤R≤0.7L3； 面内弧将预划分面分为弧内面与弧外面， 面内弧中点将面内弧分为两部分， 与一次中 面相交为面内一弧， 与二次中面相交为面内二弧， 在弧内面中确定一面心点， 面心 点到一次权　利　要　求　书 1/9 页 2 CN 115329635 A 2中面与二次中面的距离相等， 面心点到圆心的距离不小于半径R的0.2倍， 不大于半径R的 0.75倍； 沿参考方向在弧内面上与面心点到一 次中面的垂线顺 时针旋转弧内角 θ作一线段从面 心点连接至一次中面， 为弧内一线， 0 °≤θ≤32.5 °， 弧内一线与一次中面的交点到圆心距离 为L1， 0.1L1≤R≤0.7L1； 沿参考方向在弧内面上与面心点到二次中面的垂线逆时针旋转弧内角作一线段从面 心点连接至二次中面， 为弧内二线， 弧内二线与二次中面的交点到圆心距离等于弧内一线 与一次中面的交点到圆心距离L1； 沿参考方向在弧内面上与面心点到二次中面的垂线逆时 针旋转弧 内角等于θ； 从面心点作面内 弧的垂线， 与面内 弧交于弧 中点， 该垂线为弧 内三线； 沿参考方向在弧外面上与弧中点到平行六面体靶板顶面的垂线顺时针旋转 弧外角 作 一线段从弧 中点连接 至平行六面体靶板顶面， 为弧外一线， 其中， 沿参考方向在弧外面上与弧中点到平行六面体靶板右侧面的垂线逆时针旋转弧外角 作一线段从弧中点连接至平行六面体靶板右侧 面， 为弧外二线， 沿参考方向在弧外面上与 弧中点到平行 六面体靶板右侧面的垂线逆时针旋转弧外角等于 由面内弧、 弧内一线、 弧内二线、 弧内三线、 弧外一线、 弧外二线共同沿参考方向将一号 子靶板划分成6个特定形状六面体； 由面内弧、 弧内一线、 弧内二线、 弧内三线、 弧外一线、 弧外二线共同沿参考方向将预划 分面分割成6个子面， 这些子面中， 包含弧内一线、 弧内二线为边的为一号子面， 包含弧内一 线、 弧内三线为边的为二号子面， 包含弧内二线、 弧内三线为边的为三号子面， 包含面内弧、 弧外二线为边的为四号子面， 包含弧外一线、 弧外二线为边的为五号子面， 包含面内弧、 弧 外一线为 边的为六号子面； 与一号子面在沿参考方向重合的特定形状六面体为一号六面体， 且一号子面为一号六 面体的正面； 与二号子面在沿参考方向重合的特定形状六面体为二号六面体， 且二号子面 为二号六面体的正面； 与三号子面在沿参考方向重合的特定形状六面体为三号六面体， 且 三号子面为三号六面体的正面； 与四号子面在沿参考方向重合的特定形状六面体为四号六 面体， 且四号子面为四号六面体的正面； 与五号子面在沿参考方向重合的特定形状六面体 为五号六面体， 且五号子面为五号六面体的正面； 与六号子面在沿参考方向重合的特定形 状六面体为六号六面体， 且六号子面 为六号六面体的正 面。 3.根据权利要求2所述的一种平行六面体靶板的有限元网格快速自动生成方法， 其特 征在于： 步骤S2中， 确定6个特定形状六面体的正面上一组对边的网格数量并确定对应的边 节点坐标， 具体如下： 设定边节点比例矩阵G(m,q)， 其 中， m表示特定形状六面体棱边上设定的网格数量， q表 示相邻两个节点间距的比值， 且q为 正数， i表示节点序号， 第i个元 素值G(m,q)i为： 一号子面中， 弧内一线的对边长度等于L1， 网格数量确定为n1个， 弧内一线的对边上边权　利　要　求　书 2/9 页 3 CN 115329635 A 3