(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 202210601568.3 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 江苏科技大学 地址 212100 江苏省镇江市丹徒区长晖路 666号 (72)发明人 方媛媛　王仁华　喻东华　顾长庆　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 徐澍 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/10(2020.01) G06T 17/20(2006.01) (54)发明名称 任意形状壳体结构中随机点蚀的建模方法 (57)摘要 本发明公开一种任意形状壳体结构中随机 点蚀的建模方法， 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， 若没有蚀坑， 则将随机选择的一个网格节 点位置和蚀坑半径信息临时赋予蚀坑， 将生成的 临时蚀坑与之前生成的已有蚀坑一一比较， 若距 离满足使两者不重叠的条件， 则在随机选择的网 格节点生成蚀坑； 建立半径为蚀坑半径、 高度能 贯穿壳体厚度的圆柱体， 将每个圆柱体的圆柱面 与点蚀区的壳体表面发生布尔运算得到蚀坑区 域； 改变蚀坑区域内所有单元的厚度， 设置蚀坑 的偏移方向， 得到有限元分析模型； 本发明通过 随机确定点蚀分布的坐标， 随机布置点蚀坑， 随 机确定蚀坑半径、 厚度与偏移方式， 真实地模拟 出蚀坑的随机 状态。 权利要求书2页 说明书9页 附图6页 CN 115221747 A 2022.10.21 CN 115221747 A 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， 点蚀区网格权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115221747 A 2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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115221747 A 3