[發明專利]一種快速消除異質構件殘余應力有效方法

無效

• 申請號: 201210244684.0
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102799729A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 許丹;肖長玲;陳云霞;康銳
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種快速消除異質構件殘余應力有效方法，其特征在于：該方法步驟如下：

步驟一：建立異質構件有限元模型；建立異質構件臺體、加速度計和螺釘的模型，進行結構簡化，并把三者裝配成一體，得到異質構件幾何模型；將異質構件幾何模型通過Parasolid輸入方法導入有限元軟件中，得到異質構件有限元模型；建立材料模型庫，包括定義單位制和輸入各部件的材料屬性；針對異質構件有限元模型不同的部件實施不同的網格精度劃分方法進行有限元網格劃分；

步驟二：對異質構件有限元模型進行靜力結構分析，通過對異質構件施加螺釘預緊力，得到異質構件在預緊力作用下產生的殘余應力及其分布；

步驟三：對異質構件有限元模型進行模態分析，通過模態分析計算得到異質構件前8階固有頻率，并從中選取予定的頻率作為振動時效參數；

步驟四：對異質構件有限元模型進行諧響應分析，通過諧響應分析計算得到異質構件變形量和頻率的關系曲線，并通過仿真結果確定振動時效時所需的振幅幅值；

步驟五：對異質構件有限元模型進行瞬態動力分析，通過瞬態動力分析計算得到振動時效后的異質構件殘余應力的分布。

2.根據權利要求1所述的一種快速消除異質構件殘余應力有效方法，其特征在于：在步驟一中所述的建立異質構件有限元模型，其具體做法的步驟如下：

a)建立模型：建立異質構件臺體、加速度計及螺釘的模型，具體做法是針對預緊力對異質構件穩定性影響大的部件即異質構件臺體、加速度計及螺釘進行建模，而對異質構件穩定性影響小的部件進行忽略；

b)模型簡化：為了避免較大的計算誤差，保留了異質構件臺體上加速度計安裝面上的孔、導角；忽略加速度計內部結構，僅建立加速度計外殼模型，即上殼、下殼和法蘭盤；忽略螺釘上圓頭中間的字道及螺柱上螺紋的影響；

c)結構裝配：利用UG軟件將建好的異質構件臺體模型、加速度計模型和螺釘模型三者裝配在一起；

d)模型導入：通過Parasolid輸入方法將UG中裝配后的異質構件幾何模型導入到ANSYS?Workbench軟件中，得到異質構件有限元模型。

3.根據權利要求1所述的一種快速消除異質構件殘余應力有效方法，其特征在于：在步驟一中所述的建立材料模型庫，其具體步驟如下：

a)定義單位制：由于異質構件有限元仿真精度要求高，所以在國際單位制的基礎上自定義單位制：毫米即mm、兆帕即MPa、千克即kg、秒即s、毫安即mA以及毫伏即mV，之后所有部件尺寸、材料屬性以及載荷數值均通過此單位制換算得到；

b)輸入各部件的材料屬性：結合仿真類型輸入仿真需要用到的各部件材料屬性，異質構件材料屬性主要有鋁合金、不銹鋼和低碳合金鋼，其分析所需要的材料屬性包括密度、彈性模量以及泊松比；

c)分配屬性：結合建立的材料模型庫對異質構件各部件賦值，使異質構件各部件材料與實際材料相一致，具體做法是結合異質構件臺體、加速度計和螺釘的材料屬性在有限元軟件中對異質構件部件賦值，使異質構件所有部件的材料與實際材料相一致。

4.根據權利要求1所述的一種快速消除異質構件殘余應力有效方法，其特征在于：在步驟一中所述的網格劃分，其具體做法如下：對影響殘余應力分布的部件以及殘余應力集中部位即螺釘和加速度計，增大網格密度，提高計算精度，通過全局尺寸控制進行網格細化；異質構件臺體結構復雜，且不規則，對其使用自動網格劃分，根據結構的形狀和尺寸自動定義單元和節點數量。

5.根據權利要求1所述的一種快速消除異質構件殘余應力有效方法，其特征在于：在步驟二中所述的對異質構件有限元模型進行靜力結構分析，其具體做法如下：結合有限元靜力結構分析流程對異質構件進行有限元仿真，根據現有的異質構件工藝參數，對異質構件施加螺釘預緊力和約束，得到異質構件在預緊力作用下產生的殘余應力及其分布。

6.根據權利要求1所述的一種快速消除異質構件殘余應力有效方法，其特征在于：在步驟三中所述的對異質構件有限元模型進行模態分析，其具體做法如下：結合有限元模態分析流程對異質構件進行有限元仿真，采用完全法計算異質構件前8階固有頻率，并根據共振時獲得振動量大的基本原理，從中選取合適的頻率作為振動時效參數。