[發明專利]計及彎矩影響的結合面有限元建模方法及實驗驗證裝置

有效

• 申請號: 201210452179.5
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102982201A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 吳鳳和;許曉鵬;宋文杰
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G01M99/00
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 李合印

1.一種計及彎矩影響的結合面有限元建模方法，其特征在于：分別在矩形的上、下接觸面的各端點處建立硬點i，并分別將上、下接觸面分成面積相等的4個小矩形，在各小矩形對角線的交點處建立硬點i′，通過自由度耦合技術將i和i′的自由度全部耦合起來，不布置任何單元，在其余各處布置相應類型的單元，模擬結合面或相對移動或相對彎曲運動；該方法具體步驟如下：

a)矩形上接觸面建模：在矩形上接觸面各端點處建立硬點i(i＝1,2,…,4)，并將矩形上接觸面分成面積相等的4個小矩形，在各小矩形對角線交點處建立硬點i′(i＝1,2,…,4),將上述（1）、（2）、（3）、（4）、（1′）、（2′）、（3′）、（4′）8個硬點采用MASS21單元劃分網格，同時設定單元的實常數非常小；采用BEAM188單元將矩形上接觸面各端點處的硬點按（1）→（2）→（3）→（4）→（1）的順序依次連接起來，采用COMBIN14單元將小矩形對角線交點處的硬點按(1′)→(2′)→(3′)→(4′)→(1′)的順序依次連接起來，形成回字形結合面模型，并將同一個小矩形內的兩個硬點i(i＝1,2,3,4)和i′(i＝1,2,3,4)采用Couple?DOF操作將其所有自由度耦合起來；

b）矩形下接觸面建模：在矩形下接觸面各端點處建立硬點i(i＝5,6,…,8)，并將矩形下接觸面分成面積相等的4個小矩形，在各小矩形對角線交點處建立硬點i′(i＝5,6,…,8),將上述（5）、（6）、（7）、（8）、（5′）、（6′）、（7′）、（8′）8個硬點采用MASS21單元劃分網格，同時設定單元的實常數非常小；采用BEAM188單元將矩形下接觸面各端點處的硬點按（5）→（6）→（7）→（8）→（5）的順序依次連接起來，采用COMBIN14單元將小矩形對角線交點處的硬點按(5′)→(6′)→(7′)→(8′)→(5′)的順序依次連接起來，形成回字形結合面模型，并將同一個小矩形內的兩個硬點i(i＝5,6,7,8)和i′(i＝5,6,7,8)采用Couple?DOF操作將其所有自由度耦合起來；

c)矩形上、下接觸面模型的建立：將上、下接觸面對應的硬點（1）與（5）、（2）與（6）、（3）與（7）、（4）與（8）以及（1′）與（5′）、（2′）與（6′）、（3′）與（7′）、（4′）與（8′）采用COMBIN14單元連接起來，最終形成計及彎矩影響的結合面模型。

2.一種用于驗證權利要求1所述計及彎矩影響的結合面有限元建模方法的實驗驗證裝置，包括實驗試件、加速度傳感器、脈沖錘，其特征在于：實驗試件由上試件（16）和下試件（14）組成，上試件通過螺栓（15）與下試件相連接，下試件通過螺栓（13）固定在工作臺上，上試件的橫截面和縱截面均為長方形，下試件的橫截面為凹槽形、縱截面為長方形，上試件的長度明顯大于下試件的長度，裝配時，上試件與下試件的一端對齊，上試件的下表面與下試件的凹槽底面形成結合面，為模擬彎矩對結合面的影響，在上試件遠離下試件的一端施加一集中力。