[發(fā)明專利]一種鋼環(huán)式彈性支承結(jié)構(gòu)剛度優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811383574.6
• 申請(qǐng)日: 2018-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN109583062B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊陽(yáng);侯小捷;羅忠;劉佳榮;周逸夫;李雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/15;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

1.一種鋼環(huán)式彈性支承結(jié)構(gòu)剛度優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，確定初選參數(shù)；

對(duì)于不考慮油膜力的鋼環(huán)設(shè)計(jì)，鋼環(huán)徑向剛度由以下公式獲得：

其中

D_m＝(D₁+D₂)/2 (6)

H＝Δ+s (7)

式中，m為凸臺(tái)數(shù)；L為鋼環(huán)軸向長(zhǎng)度；E為彈性模量；s為壁厚；Δ為凸臺(tái)高度；b₁為凸臺(tái)長(zhǎng)度；d為凸臺(tái)根部倒圓直徑；D₁、D₂分別為內(nèi)外凸臺(tái)表面直徑；

根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求以及理論公式(4)，初步選取參數(shù)；

步驟二，剛度單元法確定準(zhǔn)確參數(shù)；

根據(jù)設(shè)計(jì)要求K和整體鋼環(huán)剛度與彈性單元?jiǎng)偠鹊年P(guān)系，得到彈性單元的目標(biāo)剛度k_d；然后利用有限元軟件仿真計(jì)算彈性單元?jiǎng)偠龋瑢?duì)彈性單元內(nèi)側(cè)中間凸臺(tái)施加豎直向下的載荷F，同時(shí)對(duì)彈性單元外側(cè)兩凸臺(tái)進(jìn)行固定約束，求解得到彈性單元的位移x，依據(jù)廣義胡克定律式(8)得到彈性單元?jiǎng)偠萲：

在初選參數(shù)的基礎(chǔ)上通過優(yōu)化設(shè)計(jì)改變鋼環(huán)結(jié)構(gòu)參數(shù)，使得k＝k_d，此時(shí)認(rèn)為鋼環(huán)剛度滿足設(shè)計(jì)要求，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)參數(shù)即為最終設(shè)計(jì)參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼環(huán)式彈性支承結(jié)構(gòu)剛度優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟二中，整體鋼環(huán)剛度與彈性單元?jiǎng)偠鹊年P(guān)系獲得方法如下：

將整個(gè)鋼環(huán)考慮成幾個(gè)彈性單元的組合，每個(gè)彈性單元由一個(gè)內(nèi)凸臺(tái)以及相鄰的兩個(gè)二分之一外凸臺(tái)所組成；整個(gè)鋼環(huán)剛度記作K，而每個(gè)彈性單元?jiǎng)偠扔涀鱧，鋼環(huán)對(duì)于軸的支承剛度一種看作是總彈簧對(duì)軸的獨(dú)立支承或者另一種視作一組彈簧對(duì)軸的組合支承；兩種支承形式等效，

Δ表示軸中心在某一載荷下產(chǎn)生的位移，則在獨(dú)立支承下得到彈性力的值為KΔ；彈性力做功為：

在組合支承下，當(dāng)軸承沿豎直方向向下的位移為Δ時(shí)，每個(gè)彈性單元的位移為Δcosα_i，其中i＝1,2,3…n，假設(shè)變形后只有鋼環(huán)受壓一側(cè)在工作；各個(gè)彈性單元的彈性力等于kΔcosα_i，此時(shí)彈性力所做的功為：

結(jié)合式(1)與式(2)得：

由此得到整體鋼環(huán)剛度與彈性單元?jiǎng)偠鹊年P(guān)系。