[發明專利]一種可實現六面體網格劃分的螺栓有限元參數化建模方法

有效

• 申請號: 201110302715.9
• 申請日: 2011-10-09
• 公開（公告）號: CN102332047A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 洪軍;朱林波;楊國慶;王崴;李寶童
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

1.一種可實現六面體網格劃分的螺栓有限元參數化建模方法，其特征在于，包含下述步驟：

1)在有限元軟件中對螺栓模型關鍵幾何尺寸進行參數化設定；

2)將螺紋單截面沿周向分為四個部分，四部分面擁有同一圓心，而每個面的半徑變化規律一致，利用分段表達法構建垂直螺栓軸線方向的螺紋單截面模型；

3)沿螺栓軸線的方向將單節距劃分17個截面，以步驟2)中構建的螺紋單截面模型的關鍵點為對象，利用關鍵點平移和旋轉的方法構建單節距上各個螺紋截面模型；

4)通過對步驟3)中構建的單節距上各個螺紋截面模型進行面分割，利用有限元軟件體生成、復制和平移功能，沿螺栓軸線方向生成數目為螺紋個數的螺紋段體模型；

5)利用有限元的圓柱體建模功能構建不帶螺紋的螺桿模型，依照螺紋體模型沿軸線的分割界限劃分新建的不帶螺紋的螺桿模型；

6)將步驟4)構建的螺桿體模型和步驟5)構建的螺紋體模型結合部對應的關鍵點相連生成連接線，并利用各段的連接線生成螺桿和螺紋結合部的閉合面模型，通過面模型生成相應的體模型；

7)依據螺栓頭實際尺寸，構建螺桿頭部圓柱體和六角螺栓頭，依照螺紋體模型沿軸線的分割界限劃分新建體模型；

8)選取單元類型，利用映射Mapped劃分整個螺栓體模型，生成螺栓六面體單元網格模型。

2.根據權利要求1所述的一種可實現六面體網格劃分的螺栓有限元參數化建模方法，其特征在于，所述的螺栓模型關鍵幾何尺寸包括：螺栓公稱直徑d，螺紋節距P，螺紋圈數nn，螺紋牙半角α，齒根圓角半徑ρ，齒全高H，螺紋段長度B，螺桿長度L，螺栓頭厚度KGC，六角螺栓頭內切圓直徑S，六角螺栓頭對頂點距離e，螺桿頭部圓柱體直徑DW，厚度C。

3.根據權利要求1所述的一種可實現六面體網格劃分的螺栓有限元參數化建模方法，其特征在于，所述的利用分段表達法構建垂直螺栓軸線方向的螺紋單截面模型，具體包含以下步驟：

1)利用有限元軟件關鍵點的構建功能建立第一段圓弧線上的7個關鍵點(kp1，……，kp7)，每個關鍵點的柱坐標如下式所示：

r=d2θ=i-16×14π+78πz=0(i=1,...7)]]>

2)利用有限元軟件關鍵點的構建功能建立第二段圓弧線上的15個關鍵點(kp8，……，kp22)，每個關鍵點的圓柱坐標如下式所示：

r=Hπ×(i15×58π+98π)+d2-78Hθ=i15×58π+98πz=0(i=1,...15)]]>

3)利用有限元軟件關鍵點的構建功能建立第三段圓弧線上的12個關鍵點(kp23，……，kp34)，每個關鍵點的圓柱坐標如下所示：

r=d2-78H+2ρ-ρ2-P24π2×(i12×12π-14π)2θ=i12×12π-14πz=0(i=1,...12)]]>

4)利用有限元軟件關鍵點的構建功能建立第四段圓弧線上的14個關鍵點(kp35，……，kp48)，每個關鍵點的圓柱坐標如下所示：

r=Hπ×(i15×58π+14π)+d2-78Hθ=i15×58π+14πz=0(i=1,...14)]]>

5)用樣條曲線連接上述所建立的關鍵點形成閉合曲線，利用閉合曲線生成螺紋單截面模型。