[發(fā)明專利]一種基于有限元分析的榫卯節(jié)點(diǎn)擠壓變形模擬方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011059816.3
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN112231806A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮巖;徐明
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 馬嚴(yán)龍

1.一種基于有限元分析的榫卯節(jié)點(diǎn)擠壓變形模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：根據(jù)受力特征分析，將連續(xù)三維榫卯節(jié)點(diǎn)模型簡化為離散二維平面應(yīng)力模型；

S2：輸入榫卯節(jié)點(diǎn)的穿枋和木柱尺寸；

S3：根據(jù)S2中的構(gòu)件尺寸，計(jì)算得到穿枋和木柱擠壓變形的影響范圍；

S4：在穿枋和木柱上截取S3中計(jì)算得到的區(qū)域，并設(shè)置擠壓影響區(qū)內(nèi)、擠壓區(qū)邊界和擠壓區(qū)之外的網(wǎng)格尺寸；

S5：將穿枋擠壓影響區(qū)域邊界的節(jié)點(diǎn)域設(shè)置為Nodeset-1；

S6：根據(jù)榫卯節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)加載情況，設(shè)置穿枋和柱子兩端的邊界條件及兩者之間的接觸關(guān)系；

S7：根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，導(dǎo)出Nodeset-1所有節(jié)點(diǎn)的變形，得到擠壓區(qū)域的變形圖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有限元分析的榫卯節(jié)點(diǎn)擠壓變形模擬方法，其特征在于：步驟1中，由于榫卯節(jié)點(diǎn)的穿枋和木柱沿厚度方向應(yīng)力相同且均勻分布，因此可將三維榫卯節(jié)點(diǎn)模型沿枋厚度方向中心軸切開，簡化為二維平面應(yīng)變問題。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于有限元分析的榫卯節(jié)點(diǎn)擠壓變形模擬方法，其特征在于：步驟S3中，根據(jù)輸入的榫卯節(jié)點(diǎn)的穿枋寬度b，高度h和長度l，以及木柱直徑d，長度L和有限元模擬得到的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，確定在木柱和穿枋擠壓變形區(qū)域分別為半徑為R₁和R₂的四分之一圓和半圓：

R₁＝d/2 式(1)

R₂＝R₁/6 式(2)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于有限元分析的榫卯節(jié)點(diǎn)擠壓變形模擬方法，其特征在于：步驟S4中，在穿枋和木柱中分別以初始接觸點(diǎn)為圓心，截取半徑為R₁和R₂的四分之一圓和半圓，在該區(qū)域內(nèi)設(shè)置網(wǎng)格尺寸為1mm，其邊界網(wǎng)格尺寸為0.1mm，擠壓區(qū)之外的網(wǎng)格尺寸為10mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于有限元分析的榫卯節(jié)點(diǎn)擠壓變形模擬方法，其特征在于：步驟S5中，選取穿枋和木柱擠壓變形區(qū)域邊緣的所有節(jié)點(diǎn)，并設(shè)置為Nodeset-1。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于有限元分析的榫卯節(jié)點(diǎn)擠壓變形模擬方法，其特征在于：步驟S6中，根據(jù)榫卯節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)的加載情況，在有限元計(jì)算軟件中對(duì)柱子和梁的邊界條件進(jìn)行簡化，簡化原則如下：

穿枋與木柱接觸部分法向設(shè)置為“硬接觸”，切向設(shè)置為“罰摩擦”，摩擦系數(shù)為0.5。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于有限元分析的榫卯節(jié)點(diǎn)擠壓變形模擬方法，其特征在于：根據(jù)S7中有限元分析前后Nodeset-1節(jié)點(diǎn)域坐標(biāo)值，計(jì)算得到榫卯節(jié)點(diǎn)擠壓變形位移精確值。