1.一种任意形状壳体结构中随机点蚀的建模方法,其特征是包括以下步骤:
S1、以任意形状壳体结构的形心位置为全局坐标系的原点,建立结构的几何模型,并设定壳体结构的点蚀区、蚀坑数量、蚀坑半径范围、蚀坑区域板厚范围;
S2、划分所述的点蚀区域的有限元网格,并记录有限元网格的网格节点在所述的全局坐标系的位置以及是否有蚀坑,随后删除该有限元网格;
S3、随机生成一个蚀坑和蚀坑半径,随机选择一个网格节点并判断其位置是否有蚀坑,若有蚀坑,则重新选择网格节点并重新判断,若没有蚀坑,则将该随机选择的一个网格节点位置和所述的蚀坑半径信息临时赋予蚀坑,生成临时蚀坑;
S4、将生成的临时蚀坑与之前生成的已有蚀坑一一比较,若该临时蚀坑与已有蚀坑之间的距离满足使两者不重叠的条件,则在随机选择的所述的一个网格节点生成蚀坑;
S5、重复步骤S3‑S4,直至生成所有蚀坑,以所述的全局坐标系的原点为局部柱坐标系的原点,以原点与蚀坑所在位置的连线为局部坐标系的法线,建立半径为蚀坑半径、高度能贯穿壳体厚度的圆柱体,生成每个蚀坑几何模型,将每个圆柱体的圆柱面与所述的点蚀区的壳体表面发生布尔运算,得到蚀坑区域;
S6、自由划分整个壳体结构的有限元网格;
S7、改变所述的蚀坑区域内所有单元的厚度,模拟出随机厚度的腐蚀区域;设置蚀坑的偏移方向,模拟壳体结构的内或外表面的腐蚀,得到随机点蚀壳体的有限元分析模型,完成任意形状壳体结构中随机点蚀模型的构建。
2.根据权利要求1所述的任意形状壳体结构中随机点蚀的建模方法,其特征是:S2中,定义二维数组PitPool(N,4)记录有限元网格的网格节点,网格节点j在全局坐标系的X、Y、Z坐标分别存储于PitPool(j,1)=Xj、PitPool(j,2)=Yj、PitPool(j,3)=Zj,PitPool(j,4)=0,表示网格节点j位置处没有蚀坑,PitPool(j,4)=1,表示网格节点j位置处已布置蚀坑;1≤j≤N,N为有限元网格节点数目;
3.根据权利要求1所述的任意形状壳体结构中随机点蚀的建模方法,其特征是:S3中,定义二维数组Pit(M,5)记录蚀坑在全局坐标系的位置和半径,M是蚀坑数量,Pit(k,1)、Pit(k,2)、Pit(k,3)分别表示蚀坑的X、Y、Z坐标,Pit(k,4)表示蚀坑半径,Pit(k,5)表示蚀坑位于球壳的内表面或外表面,Pit(k,5)=1 or 2;1代表外表面,2代表内表面,1≤k≤M。
4.根据权利要求1所述的任意形状壳体结构中随机点蚀的建模方法,其特征是:S3中,通过随机选取网格节点来生成蚀坑。
5.根据权利要求1所述的任意形状壳体结构中随机点蚀的建模方法,其特征是:S3中,随机生成所述的蚀坑半径时,需在所述的蚀坑半径范围内随机生成蚀坑半径。
6.根据权利要求1所述的任意形状壳体结构中随机点蚀的建模方法,其特征是:S4中,所述的临时蚀坑与已有蚀坑之间的距离满足使两者不重叠的条件是满足::l=1,2,…,k‑1,k是临时蚀坑,SUM代表
求和公式,xk,yk,zk分别是临时蚀坑k在全局坐标系的坐标,xl,yl,zl代表已有蚀坑l在全局坐标系的坐标。
7.根据权利要求1所述的任意形状壳体结构中随机点蚀的建模方法,其特征是:S6中,划分有限元网格时,设置点蚀区之外的完善区的网格控制尺寸为壳体的厚度,点蚀区网格控制尺寸为rL/2,rL为所述的蚀坑半径范围的下限值。
8.根据权利要求1所述的任意形状壳体结构中随机点蚀的建模方法,其特征是:S7中,对改变了厚度的蚀坑区域内所有单元,建立对应的蚀坑的局部柱坐标系,选取半径小于对应的蚀坑半径的所有节点,与该节点相连的单元即为对应的蚀坑单元。
9.根据权利要求1所述的任意形状壳体结构中随机点蚀的建模方法,其特征是:S7中,改变厚度时,在所述的蚀坑区域板厚范围内生成随机厚度。
10.根据权利要求1所述的任意形状壳体结构中随机点蚀的建模方法,其特征是:S1中,当点蚀仅分布在壳体结构表面的局部区域时,将点蚀区从几何模型中分割开来,并定义该区域为点蚀区域,点蚀区之外的其它区域为完善区域。