一种基于AbaqusCAE的模流压力映射方法及系统与流程

本发明涉及cae多物理场仿真数据耦合技，具体来说，涉及一种基于abaqus cae的模流压力映射方法及系统。

背景技术：

1、在注塑成型、压铸及复合材料成型等工艺中，为评估模具、产品或嵌件在成型压力作用下的应力、变形及安全裕度，通常需要将模流分析软件计算得到的型腔压力分布结果传递至结构有限元分析软件的结构模型表面，施加为结构分析的边界载荷条件，该数据传递过程是模流-结构联合仿真中的关键环节。

2、目前工业界实现模流压力向结构模型传递的已有技术方案主要分为以下三类：

3、（一）模流分析软件自带的abaqus接口

4、autodesk moldflow insight（以下简称moldflow）作为主流的模流分析软件，提供了面向abaqus的数据导出接口功能。该接口可将moldflow分析得到的有限元模型与部分结果数据转换为abaqus输入文件（.inp格式）。具体而言，该接口主要支持将“中间平面”模型的充填与保压分析结果、纤维取向及材料属性等数据导出，生成的abaqus输入文件包含节点坐标、元素拓扑、剖面定义及部分材料数据。

5、（二）借助第三方中间软件进行数据映射

6、现有技术中广泛采用第三方中间软件作为模流分析软件与结构分析软件之间的数据桥梁。典型产品包括：

7、1、helius（msc software）：可读取moldflow分析结果，将残余应力、纤维取向等数据映射至abaqus结构模型；

8、2、digimat（e-xstream engineering）：提供模流分析结果与结构分析软件之间的数据映射功能，支持将moldflow/moldex3d等模流软件的温度、压力、残余应力、纤维取向等结果传递至abaqus、ansys等结构求解器；

9、3、moldex3d fea interface：moldex3d软件自带的fea接口模块，可将模流分析得到的材料性质、温度、压力、残留应力等结果导出并带入结构分析软件。

10、4、mpcci fsimapper（fraunhofer scai）：供应商中立的通用多物理场耦合数据映射工具，支持不同仿真工具之间的网格映射与场量传递。

11、（三）人工手动创建压力载荷

12、在缺乏专用自动化工具的工程实践中，工程技术人员通常采用人工手动方式完成模流压力到abaqus的映射：

13、（1）从模流分析软件中手动提取各节点的压力值及对应的空间坐标，整理为点云数据；

14、（2）在abaqus/cae中，根据提取的点云数据逐一创建mapped field（映射场）对象；

15、（3）在目标结构表面上，手动创建pressure载荷，并将载荷的分布方式设置为关联已创建的mapped field；

16、（4）如需处理多个时间步，需重复上述操作直至全部时间点处理完毕，并手动确保各时间步之间载荷的停用与切换。

17、综上所述，现有技术中存在的共性技术问题可归纳为：

18、1、缺乏专用性：已有方案或针对残余应力/纤维取向等数据类型，或作为通用映射工具，均未针对模流压力映射这一场景提供专门的完整技术方案；

19、2、依赖外部软件：需额外软件授权或外部工具介入，无法在abaqus/cae单一环境中完成全流程操作；

20、3、缺乏自动化：大量环节依赖人工手动操作，效率低下、可靠性不足，难以处理多时间步的工程实际场景；

21、4、缺乏可追溯性：操作过程无标准化记录，映射结果无法有效追溯和复现。

22、因此，本领域亟需一种能够在abaqus/cae原生环境中，无需额外第三方软件、无需人工逐个时间步操作即可自动化完成模流压力映射的方法，以克服上述现有技术的不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于abaqus cae的模流压力映射方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于abaqus cae的模流压力映射方法，包括以下步骤：

3、s1、在assembly模块创建目标承载surface；

4、s2、启动插件gui界面，填写参数并运行；

5、s3、解析udm文件，提取模型外表面点云（拓扑去重算法）；

6、s4、解析nod结果文件，按ams关键字切分时间步；

7、s5、生成各时间步csv（坐标+压力，数值缩放处理）；

8、s6、创建mapped field（离散点场，命名含时间信息）；

9、s7、创建static step（插入指定位置，自动切换载荷）；

10、s8、创建pressure载荷，（field分布，关联对应 mapped field）；

11、s9、输出summary汇总文件，结果检查。

12、作为本发明的优选技术方案，所述步骤s1中需要打开 abaqus/cae，进入assembly功能模块，导入或装配结构分析所需零部件实例，选中需要施加模流压力的零部件外表面，创建命名 surface。

13、作为本发明的优选技术方案，所述步骤s2中在 abaqus/cae 菜单栏加载定制python 插件，启动可视化gui交互窗口，在gui中完成关键参数配置，指定模流结果文件路径：udm几何文件、nod时序节点结果文件，选定s1步骤中创建的目标surface，设置压力缩放系数、时间步筛选范围、static step插入位置、载荷命名规则、输出汇总文件保存路径，配置点云拓扑去重阈值、空间插值精度参数，参数校验无误后，点击运行，插件自动执行后续批量处理流程。

14、作为本发明的优选技术方案，所述步骤s3中插件后台读取模流udm文件，提取原始几何节点坐标数据集，调用拓扑去重算法，按照空间坐标容差剔除重复节点，筛选零部件外壁有效外表面节点，过滤内部无效节点，输出清洗完成的离散外表面点云坐标集合，作为压力插值空间基准。

15、作为本发明的优选技术方案，所述步骤s4中读取模流nod时序结果文件，识别文件内置 ams 数据标识关键字，按关键字识别时间步分隔标记，自动拆分每一时刻对应的节点压力数据，建立坐标-压力-时间关联映射表，将点云坐标与对应时刻压力数值一一匹配，筛选用户在gui中设定的起止时间区间，丢弃无需参与计算的时间步数据。

16、作为本发明的优选技术方案，所述步骤s5中遍历所有拆分完成的时间步数据，根据 步骤s2设置的缩放系数，对原始压力数值进行统一缩放换算，每一个时间步生成独立csv文档，文件内置三列节点坐标 (x,y,z)+压力值p，按时间编号自动命名csv文件，统一存储至临时目录，供abaqus读取。

17、作为本发明的优选技术方案，所述步骤s6中循环读取每一步 csv 离散点数据，在abaqus 模型数据库中创建mapped field，类型为离散空间场，场命名规则内置对应时间步信息，设置空间插值方式，绑定csv点云坐标与压力数值，步骤s7中根据gui预设位置，在现有分析步序列中插入多个static通用静态分析步，分析步与时间步一一对应，插件自动配置分析步时序逻辑，保证求解时按时间顺序依次激活对应压力载荷，实现不同时刻模流压力自动轮换加载。

18、作为本发明的优选技术方案，所述步骤s8中在每一个创建完成的static step内新建pressure载荷，载荷作用对象指定步骤s1预先定义的目标surface，将当前分析步压力载荷关联对应时间编号的 mapped field，载荷类型设置为场分布载荷，压力大小由mapped field空间插值自动求解，最后全部载荷创建完成后，插件自动生成summary汇总报告，批量完成全部时间步载荷创建，不同分析步独立绑定各自时序压力场。

19、作为本发明的优选技术方案，所述系统由gui交互层、内核调度层和数据处理层三部分架构组成。

20、作为本发明的优选技术方案，所述gui交互层以abaqus/cae插件菜单形式提供图形用户界面，用于接收用户输入的模型名称、目标表面名称、输入文件路径、输出目录及各类映射参数；而内核调度层用于接收gui交互层传递的参数，调用数据处理层完成文件解析与点云提取，并调用abaqus对象模型在cae模型中创建映射场、分析步及压力载荷，其中数据处理层包括udm解析模块和nod解析模块，分别用于读取.udm网格文件和.nod压力结果文件，提取模流外表面点云及时间步自动处理逻辑，生成csv中间文件。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

22、（1）本发明是一种基于abaqus cae的模流压力映射方法及系统，本发明以abaqus/cae插件形式实现，无需安装helius、digimat、mpcci第三方软件，避免额外成本，用户一键操作即可完成全部时间步的映射，将数小时人工操作缩短至数分钟。

23、（2）本发明是一种基于abaqus cae的模流压力映射方法及系统，本发明基于拓扑邻接关系的哈希去重算法，自动准确识别模流外表面点云，支持全部时间步一次性处理，载荷自动切换，避免累加错误，提供坐标缩放、压力缩放/方向、搜索容差等参数，适配不同单位体系和工程场景，自动输出csv中间文件和summary汇总报告，便于复核与验收。