[發(fā)明專利]復(fù)合材料回轉(zhuǎn)件設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711469655.3
• 申請(qǐng)日: 2017-12-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108595724B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉長(zhǎng)喜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 劉長(zhǎng)喜
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F119/14
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• 代理人: 暫無(wú)信息

復(fù)合材料回轉(zhuǎn)件設(shè)計(jì)方法。目前國(guó)內(nèi)非金屬?gòu)?fù)合材料回轉(zhuǎn)件的設(shè)計(jì)與分析目前還在起步階段，且沒(méi)有明確的復(fù)合材料回轉(zhuǎn)件鋪層設(shè)計(jì)步驟。本發(fā)明的復(fù)合材料回轉(zhuǎn)件設(shè)計(jì)方法，首先基于層合板結(jié)構(gòu)理論，計(jì)算最大切應(yīng)力、臨界扭轉(zhuǎn)力、臨界轉(zhuǎn)速，然后使用Abaqus/CAE分析軟件，建立用于復(fù)合材料回轉(zhuǎn)件性能計(jì)算分析的數(shù)值分析模型。建立復(fù)合材料回轉(zhuǎn)件幾何模型，并建立自定義的柱坐標(biāo)系。為復(fù)合材料回轉(zhuǎn)件賦予材料屬性，并進(jìn)行鋪層設(shè)置。建立參考點(diǎn)，建立耦合約束，利用單元格進(jìn)行網(wǎng)格劃分，最后建立頻率計(jì)算的分析步由計(jì)算得到結(jié)果。本發(fā)明能夠確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性、減少設(shè)計(jì)成本、縮短設(shè)計(jì)與分析的循環(huán)周期、優(yōu)化設(shè)計(jì)并降低工程進(jìn)度的消耗。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料回轉(zhuǎn)件設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸作為復(fù)合材料制品中十分重要的一個(gè)類型，其使用范圍十分廣泛，在車輛、船舶、航空航天等領(lǐng)域有十分高的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，比如復(fù)合材料回轉(zhuǎn)件相較傳統(tǒng)金屬回轉(zhuǎn)件的比剛度、比強(qiáng)度、耐腐蝕性、耐磨損性都有大大提高。而且振動(dòng)衰減能力強(qiáng)，噪聲低，不導(dǎo)磁，同時(shí)具有較強(qiáng)的徑向軸向位移補(bǔ)償能力。

ABAQUS是一套功能強(qiáng)大的工程模擬的有限元軟件，其解決問(wèn)題的范圍從相對(duì)簡(jiǎn)單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問(wèn)題。它對(duì)金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料、土壤和巖石等不同的材料；應(yīng)力、位移、熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析全部通用的模擬分析軟件，在復(fù)合材料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

但國(guó)內(nèi)非金屬?gòu)?fù)合材料回轉(zhuǎn)件的設(shè)計(jì)與分析目前還在起步階段，且沒(méi)有明確的復(fù)合材料回轉(zhuǎn)件鋪層設(shè)計(jì)步驟。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合材料回轉(zhuǎn)件設(shè)計(jì)方法，為明確復(fù)合材料傳動(dòng)軸在使用ABAQUS進(jìn)行校核計(jì)算分析時(shí)的具體步驟，旨在降低設(shè)計(jì)成本、縮短設(shè)計(jì)與分析的循環(huán)周期、提供優(yōu)化設(shè)計(jì)途徑。

上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

復(fù)合材料回轉(zhuǎn)件設(shè)計(jì)方法，所述的設(shè)計(jì)方法通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一、根據(jù)復(fù)合材料回轉(zhuǎn)件所需達(dá)到的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行初步鋪層形式設(shè)計(jì)，并在建模軟件中依照初步鋪層形式設(shè)計(jì)建立模型；并對(duì)已完成鋪層形式設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)件的最大切應(yīng)力、臨界扭轉(zhuǎn)力、臨界轉(zhuǎn)速這三個(gè)值進(jìn)行公式校核；

步驟二、使用建模軟件建立復(fù)合材料回轉(zhuǎn)件的初步幾何模型，并保存為通用格式的模型；

步驟三、根據(jù)初步幾何模型在Abaqus/CAE分析軟件中導(dǎo)入通用格式的模型，且將幾何模型分割為兩部分，便于后續(xù)網(wǎng)格的劃分及分析；

步驟四、在Abaqus/CAE分析軟件中的模型屬性中建立自定義的圓柱坐標(biāo)系，同時(shí)在旋轉(zhuǎn)軸上建立參考點(diǎn)；

步驟五、在Abaqus/CAE分析軟件中的模型屬性中對(duì)導(dǎo)入的通用格式模型的復(fù)合材料層的屬性、區(qū)域、方向參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；

步驟六、在Abaqus/CAE分析軟件中的相互作用屬性中建立耦合約束與集束約束，并與參考點(diǎn)關(guān)聯(lián)；

步驟七、在Abaqus/CAE分析軟件中的邊界條件屬性中建立施加力的條件參數(shù)并設(shè)定邊界條件；

步驟八、在Abaqus/CAE分析軟件中的網(wǎng)格屬性中利用單元格進(jìn)行網(wǎng)格劃分，設(shè)置實(shí)例布種數(shù)值，同時(shí)創(chuàng)建作業(yè)文件進(jìn)行求解；

步驟九、將Abaqus/CAE分析軟件所求解出的可視化結(jié)果與初步設(shè)計(jì)預(yù)期結(jié)果進(jìn)行比較；

若誤差大于預(yù)期值的10～15％則返回步驟一，重新進(jìn)行初步設(shè)計(jì)的優(yōu)化；

若誤差小于預(yù)期值的10～15％則輸出文件及模型屬性，完成最終設(shè)計(jì)結(jié)果。

有益效果：