[發明專利]一種間隙轉動副有限元建模及分析方法在審
| 申請號： | 201811634896.3 | 申請日： | 2018-12-29 |
| 公開（公告）號： | CN109726477A | 公開（公告）日： | 2019-05-07 |
| 發明（設計）人： | 皮霆;張云清;馬冀;豐星星 | 申請（專利權）人： | 華中科技大學 |
| 主分類號： | G06F17/50 | 分類號： | G06F17/50 |
| 代理公司： | 湖北高韜律師事務所 42240 | 代理人： | 羅凡 |
| 地址： | 430070 湖北*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 間隙轉動 投影點 構建 初始有限元模型 局部坐標系 系統動力學 線性化形式 邊界單元 插值函數 方法指定 接觸區域 節點矢量 統一模型 軸承接觸 轉軸接觸 耦合效應 分析 參數化 接觸力 通用的 元模型 求解 多片 建模 可用 升階 虛功 必要條件 轉動 搜索 組裝 | ||
1.一種構建間隙轉動副有限元模型的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
S1:構造多片軸承模型；
S2:構造多片轉軸模型；
S3:對S1和S2步驟中的軸承模型和轉軸模型進行插值函數升階和單元細分；
S4:提取S3步驟中軸承接觸邊界的有限元模型，對每一單元布置若干高斯積分點，搜索每一積分點在轉軸上的投影點；
S5:構造接觸力虛功及其線性化形式。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1步驟中構造多片軸承模型包括：按設定的參數方向根據幾何尺寸建立由4個NURBS片組成的軸承幾何模型，所述軸承幾何模型為類環狀結構幾何體，所述類環狀結構幾何體內部為圓形，模擬軸承的接觸邊界。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述類環狀結構幾何體外圍為圓形或矩形。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2步驟中構造多片轉軸模型包括：按設定的參數方向根據幾何尺寸建立由5個NURBS片組成的轉軸幾何模型，所述轉軸幾何模型為實心圓結構。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3步驟中對軸承模型和轉軸模型進行插值函數升階和單元細分包括：對多片軸承模型和多片轉軸模型的每個片分別開展細化，對每個片的兩個參數方向，修改節點矢量，達到調整插值函數的階次，增減單元數量的目標。
6.根據權利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于，所述S4步驟中的投影點M對應的參數坐標滿足如下非線性方程：
其中，f(·)表示函數，τ1為轉軸接觸邊界上任一點處的協變基矢量，x1和x2分別為轉軸和軸承接觸邊界上任一點的位置矢量，ξ為轉軸接觸邊界的參數坐標。
7.根據權利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于，所述接觸力虛功δW通過下式計算：
其中，為投影點切向參數坐標的變分，gN為積分點與投影點間的法向間距，δgN為法向間隙的變分，tN為法向牽引力，為當前時間步真實切向牽引力值。
8.根據權利要求1-7任一項所述的方法，其特征在于，所述接觸力虛功的線性化形式為：
其中，Δ表示變量的線性化形式。
9.根據權利要求1-8任一項所述的方法，其特征在于，所述方法包括將接觸力虛功及其線性化形式提交系統方程組，進行系統動力學分析。
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