一种确定支架的方法及装置与流程

本发明涉及机械技术领域，特别涉及一种确定支架的方法及装置。

背景技术：

支架是用来起支撑作用的构架，由于待支撑目标的外形、重量等方面的不同，支架也需要配合不同的待支撑目标来设计。例如：空调支架是用来支撑空调的室外机的，由于室外机的外形不同，支架的受力角度等可能不同，由于室外机的重量不同，对支架的最小负载量也有不同的要求。

现有技术中，在设计支架时，一般根据经验确定出支架的各个参数，根据各个参数生产出支架，在实际应用时，如果该支架不符合实际应用的要求，需要重新确定各个参数，生产出新的支架，将新的支架到实际应用中检验，依此循环，直到确定出符合实际应用的支架。举例来说，确定出空调之间的各个参数，生产出对应的空调支架，将该空调支架用于支撑室外机，如果空调支架发生断裂或变形，说明该空调支架不符合要求，需要重新确定各个参数，并重新生成出空调支架，依此循环，直到确定出符合室外机的空调支架。

通过上述描述可见，现有技术中，确定支架是否满足实际应用的要求时，需要生产出对应的支架，将生产出的支架应用到实际应用中来检验是否满足要求，效率较低。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种确定支架的方法及装置，能够提高效率。

一方面，本发明实施例提供了一种确定支架的方法，包括：

建立支架的三维模型；

确定所述支架的材料，将所述材料设置到所述三维模型中；

确定所述支架的物理属性，将所述物理属性设置到所述三维模型中；

确定所述三维模型的结构约束和载荷；

根据所述三维模型的所述材料、所述物理属性、所述结构约束和所述载荷，对所述三维模型进行仿真，生成仿真结果；

根据所述仿真结果确定所述支架是否满足要求。

进一步地，所述确定所述三维模型的结构约束和载荷，包括：

确定所述三维模型的形变约束条件；

确定所述三维模型的各个子结构之间的连接方式；

确定所述三维模型在待支撑目标的作用下的受力的大小和方向。

进一步地，在所述根据所述三维模型的所述材料、所述物理属性、所述结构约束和所述载荷，对所述三维模型进行仿真，生成仿真结果之前，还包括：

确定所述三维模型的计算区域，对所述计算区域进行网格划分；

所述根据所述三维模型的所述材料、所述物理属性、所述结构约束和所述载荷，对所述三维模型进行仿真，生成仿真结果，包括：

根据所述三维模型的所述材料、所述物理属性、所述结构约束和所述载荷，以及所述计算区域中的网格，对所述三维模型的计算区域进行仿真，生成仿真结果。

进一步地，在所述建立支架的三维模型之后，还包括：

去除所述三维模型中的可忽略的要素，所述可忽略的要素包括：结构倒角、开孔、间隙中的一个或多个。

进一步地，所述物理属性，包括：密度、泊松比、弹性模量、比热中的一个或多个。

另一方面，本发明实施例提供了一种确定支架的装置，包括：

建模单元，用于建立支架的三维模型；

材料确定单元，用于确定所述支架的材料，将所述材料设置到所述三维模型中；

属性确定单元，用于确定所述支架的物理属性，将所述物理属性设置到所述三维模型中；

约束单元，用于确定所述三维模型的结构约束和载荷；

仿真单元，用于根据所述三维模型的所述材料、所述物理属性、所述结构约束和所述载荷，对所述三维模型进行仿真，生成仿真结果；

结果确定单元，用于根据所述仿真结果确定所述支架是否满足要求。

进一步地，所述约束单元，用于确定所述三维模型的形变约束条件，确定所述三维模型的各个子结构之间的连接方式，确定所述三维模型在待支撑目标的作用下的受力的大小和方向。

进一步地，还包括：网格划分单元，用于确定所述三维模型的计算区域，对所述计算区域进行网格划分；

所述仿真单元，用于根据所述三维模型的所述材料、所述物理属性、所述结构约束和所述载荷，以及所述计算区域中的网格，对所述三维模型的计算区域进行仿真，生成仿真结果。

进一步地，还包括：优化单元，用于去除所述三维模型中的可忽略的要素，所述可忽略的要素包括：结构倒角、开孔、间隙中的一个或多个。

进一步地，所述物理属性，包括：密度、泊松比、弹性模量、比热中的一个或多个。

在本发明实施例中，建立支架的三维模型，确定三维模型的材料、物理属性、结构约束和载荷，对三维模型进行仿真，通过仿真结果来确定支架是否满足要求，无需生成出支架，通过三维模型即可确定支架是否满足要求，提高了效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种确定支架的方法的流程图；

图2是本发明一实施例提供的另一种确定支架的方法的流程图；

图3是本发明一实施例提供的一种确定支架的装置的示意图；

图4是本发明一实施例提供的另一种确定支架的装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种确定支架的方法，该方法可以包括以下步骤：

步骤101：建立支架的三维模型；

步骤102：确定所述支架的材料，将所述材料设置到所述三维模型中；

步骤103：确定所述支架的物理属性，将所述物理属性设置到所述三维模型中；

步骤104：确定所述三维模型的结构约束和载荷；

步骤105：根据所述三维模型的所述材料、所述物理属性、所述结构约束和所述载荷，对所述三维模型进行仿真，生成仿真结果；

步骤106：根据所述仿真结果确定所述支架是否满足要求。

在本发明实施例中，建立支架的三维模型，确定三维模型的材料、物理属性、结构约束和载荷，对三维模型进行仿真，通过仿真结果来确定支架是否满足要求，无需生成出支架，通过三维模型即可确定支架是否满足要求，提高了效率。

在本发明一实施例中，所述确定所述三维模型的结构约束和载荷，包括：

确定所述三维模型的形变约束条件；

确定所述三维模型的各个子结构之间的连接方式；

确定所述三维模型在待支撑目标的作用下的受力的大小和方向。

在本实施例中，结构约束指的支架结构的边界条件。结构约束包括形变约束条件和各个子结构之间的连接方式。例如：形变约束条为支架底部完全固定，支架底部的形变为0，实现完全约束。支架一般包括多个子结构，例如：底座为一个子结构，侧面护栏为一个子结构等，在三维模型中需要确定子结构之间的连接方式，例如：连接方式为：粘合、螺栓连接、焊接、铆接等。载荷指的是支架的负载。载荷包括：待支撑目标的作用下的受力的大小和方向。具体地，可以包括：底部的受力、侧面的受力等。该载荷可以根据待支撑目标的重量、外形、在支架上的位置等来确定。以空调支架为例，空调支架的受力主要是指空调的室外机对空调支架的作用力，该受力可以根据空调的室外机在空调支架的重量来确定，将重量转化为作用力，作用与空调支架。

在本发明一实施例中，在所述根据所述三维模型的所述材料、所述物理属性、所述结构约束和所述载荷，对所述三维模型进行仿真，生成仿真结果之前，还包括：

确定所述三维模型的计算区域，对所述计算区域进行网格划分；

所述根据所述三维模型的所述材料、所述物理属性、所述结构约束和所述载荷，对所述三维模型进行仿真，生成仿真结果，包括：

根据所述三维模型的所述材料、所述物理属性、所述结构约束和所述载荷，以及所述计算区域中的网格，对所述三维模型的计算区域进行仿真，生成仿真结果。

在本发明实施例中，确定出三维模型的计算区域，减小了计算量，提高了处理速度，这里的计算区域是指需要仿真的部分，对于不需要仿真的部分可以不进行处理，在确定计算区域时，可以根据三维模型的拓扑性质划分多个计算区域，例如：每个子结构为一个计算区域。为了便于计算，将计算区域划分成网格，将计算区域进行离散化，根据网格中的节点对计算区域进行计算，能够提高三维模型的处理精度，使得仿真结果更加准确。

在网格划分时，可以划分成结构网格或非结构网格。网格的划分直接影响计算精度，对于支架中较复杂的求解域，构造结构性网格时要根据其拓扑性质分成若干个计算区域，分别进行网格划分。如果三维模型有变动，网格划分操作需要更新。

在本发明一实施例中，在所述建立支架的三维模型之后，还包括：

去除所述三维模型中的可忽略的要素，所述可忽略的要素包括：结构倒角、开孔、间隙中的一个或多个。

在本发明实施例中，对三维模型进行几何修补和理想化，去除三维模型中对仿真结果影响不大的细节特征和几何要素等可忽略的要素，例如：结构倒角、开孔、间隙等。通过本实施例去除所述三维模型中的可忽略的要素，可以减少仿真的计算量，提高仿真速度。

在本发明一实施例中，所述物理属性，包括：密度、泊松比、弹性模量、比热中的一个或多个。

在本发明实施例中，通过这些物理属性对三维模型进行限定，使得三维模型更加接近实际的支架，进而使得仿真结果更加准确。

如图2所示，本发明实施例提供了一种确定支架的方法，该方法可以包括以下步骤：

步骤201：建立支架的三维模型。

在本发明实施例中，该支架可以是空调支架。

该三维模型可以通过UG建立。可以将建立的三维模型加载到UGNASTRAN模块中来进行仿真。三维模型在UG NASTRAN中是有限元分析和计算的基础，因此，通过UG构建的合理、参数化的三维模型，可以大大提高仿真和优化计算的速度和效率。

在建立支架的三维模型可以根据支架的尺寸、支架的外形、支架的各个子结构的构造等数据来建立该三维模型。

步骤202：去除三维模型中的可忽略的要素，可忽略的要素包括：结构倒角、开孔、间隙中的一个或多个。

该步骤可以通过UG的同步建模和理想化模型功能，对支架的三维模型进行修补和理想化，去除主模型中对分析结果影响不大的细节特征和几何要素等可忽略的要素，这些可忽略的要素不会影响仿真结果。

步骤203：确定支架的材料，将材料设置到三维模型中。

支架的材料可以有多种，不同的子结构的材料可能不同。材料可以包括：铁、铝、钢等。

在实现将材料设置到三维模型中时，可以调取UG NASTRAN中的材料库，选取确定出的支架的材料，对支架中的各部分子结构赋予相应的材料。

步骤204：确定支架的物理属性，将物理属性设置到三维模型中。

在设置物理属性时，可以以支架的子结构为单位，不同的子结构之间的物理属性可以不同。在三维模型中分别对各个子结构的物理属性进行设置。

步骤205：确定三维模型的计算区域，对计算区域进行网格划分。

在进行网格划分之前，还可以包括：确定每个计算区域的网格类型。网格类型包括：结构网格、非结构网格。

在确定计算区域时，可以将每个子结构分别作为一个计算区域，在每个计算区域中进行网格划分。子结构之间在划分网格时相互独立，互不影响。

在进行网格划分时，针对计算区域的材料的不同划分出不同网格，或，根据计算区域的大小划分不同的网格，例如：计算区域的面积大于等于第一预设值，则每个网格的面积大于等于第二预设值，该计算区域的网格相对稀疏；计算区域的面积小于第一预设值，则每个网格的面积小于第二预设值，网格较密集。

步骤206：确定三维模型的形变约束条件。

通过该步骤对三维模型的形变进行限定，不同的形变约束条件会对仿真结果造成影响，不同的形变约束条件可能使得支架所能够承受的作用力不同。

步骤207：确定三维模型的各个子结构之间的连接方式。

子结构之间的连接方式可能会影响支架所能够承受的作用力，例如：如果子结构之间的连接方式为粘合或焊接，粘合的连接方式所能承受的作用力可能就比焊接所能承受的作用力要小，进而在仿真时，不同的连接方式可能会得到不同的仿真结果。

步骤208：确定三维模型在待支撑目标的作用下的受力的大小和方向。

这里的受力是指支架在实际使用时可能承受的作用力。通过该步骤可以模拟出支架的实际受力情况，使得仿真结果更加准确。

步骤209：根据三维模型的材料、物理属性、结构约束和载荷，以及计算区域中的网格，对三维模型的计算区域进行仿真，生成仿真结果。

在该步骤之前，还可以包括：检测三维模型是否有不合理之处，如果有则对不合理之处进行修改，当检测到三维模型无问题后，再进行仿真。

通过仿真可以确定出该支架是否能够承受住待支撑目标。具体的，可以预先设置支架的各个子结构的应力承受范围，或应变承受范围，如果超出了该应力承受范围或应变承受范围则确定该支架不能承受住待支撑目标，该支架不满足要求。

这里的仿真结果可以包括支架的受力情况、应变情况、该支架的材料。物理属性等。

步骤210：根据仿真结果确定支架是否满足要求。

根据仿真结果可得到支架的应力、应变情况，根据仿真结果来判定是否满足需求，如果是，确定支架满足要求，输出仿真报告，可以根据仿真报告中的参数生产支架；如果否，则返回对支架的三维模型进行重新设计和调整，重新进行仿真，直到得到满足要求的支架。

在本发明实施例中，可以利用UG前处理强大的建模功能建立支架的三维模型，利用UG NASTRAN在有限元分析方面的优势对三维模型进行仿真，使得建模和仿真形成无缝连接，形成支架的设计、模拟、优化等一体化分析，提高设计质量，提高仿真效率，缩短试制周期，降低生产成本，提高市场竟争能力。

如图3、图4所示，本发明实施例提供了一种确定支架的装置。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。从硬件层面而言，如图3所示，为本发明实施例提供的一种确定支架的装置所在设备的一种硬件结构图，除了图3所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的设备通常还可以包括其他硬件，如负责处理报文的转发芯片等等。以软件实现为例，如图4所示，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在设备的CPU将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。本实施例提供的一种确定支架的装置，包括：

建模单元401，用于建立支架的三维模型；

材料确定单元402，用于确定所述支架的材料，将所述材料设置到所述三维模型中；

属性确定单元403，用于确定所述支架的物理属性，将所述物理属性设置到所述三维模型中；

约束单元404，用于确定所述三维模型的结构约束和载荷；

仿真单元405，用于根据所述三维模型的所述材料、所述物理属性、所述结构约束和所述载荷，对所述三维模型进行仿真，生成仿真结果；

结果确定单元406，用于根据所述仿真结果确定所述支架是否满足要求。

在本发明一实施例中，所述约束单元，用于确定所述三维模型的形变约束条件，确定所述三维模型的各个子结构之间的连接方式，确定所述三维模型在待支撑目标的作用下的受力的大小和方向。

在本发明一实施例中，还包括：网格划分单元，用于确定所述三维模型的计算区域，对所述计算区域进行网格划分；

所述仿真单元，用于根据所述三维模型的所述材料、所述物理属性、所述结构约束和所述载荷，以及所述计算区域中的网格，对所述三维模型的计算区域进行仿真，生成仿真结果。

在本发明一实施例中，还包括：优化单元，用于去除所述三维模型中的可忽略的要素，所述可忽略的要素包括：结构倒角、开孔、间隙中的一个或多个。

在本发明一实施例中，所述物理属性，包括：密度、泊松比、弹性模量、比热中的一个或多个。

上述装置内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本发明各个实施例至少具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，建立支架的三维模型，确定三维模型的材料、物理属性、结构约束和载荷，对三维模型进行仿真，通过仿真结果来确定支架是否满足要求，无需生成出支架，通过三维模型即可确定支架是否满足要求，提高了效率。

2、在本发明实施例中，从三维模型确定出计算区域，只对计算区域进行处理，减小了计算量，提高了处理速度。将计算区域划分成网格，实现计算区域进行离散化，根据网格中的节点对计算区域进行计算，能够提高三维模型的仿真精度，使得仿真结果更加准确。

3、在本发明实施例中，去除三维模型中的对仿真结果影响不大的细节特征和几何要素等可忽略的要素，实现对三维模型的几何修补和理想化，减少仿真的计算量，提高仿真速度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个〃·····”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。