[發明專利]基于FKM疲勞評估準則的金屬結構最危險點查找方法

在審

• 申請號: 202011109698.2
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112131687A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 卜繼玲;王京雁;曾晶晶;劉柏兵;呂士勇;丁行武
• 申請（專利權）人: 株洲時代新材料科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 王法男

基于FKM疲勞評估準則的金屬結構最危險點查找方法，用ABAQUS軟件對金屬橡膠彈性元件中的金屬結構在承載過程中的應力進行模擬評估，在ABAQUS軟件中形成金屬結構最危險點專用查找程序，用金屬結構最危險點專用查找程序對金屬結構關鍵區域的應力進行多疲勞工況下同方向應力幅值的計算，得到最大應力幅值及其所對應的疲勞工況，最大應力幅值在坐標系中所對應的節點為金屬結構最危險點，最大應力幅值所對應的疲勞工況為最危險疲勞工況。本發明實現快速查找金屬橡膠彈性元件中金屬結構在多種疲勞工況下的最危險點及最危險工況，提高橡膠金屬元件有限元分析中最危險點的評估查找效率，提高應用于軌道交通用金屬橡膠彈性元件疲勞分析評估的可靠性和準確性。

技術領域

本發明涉及基于FKM疲勞評估準則的金屬結構最危險點查找方法，應用于軌道交通用金屬橡膠彈性元件疲勞分析評估領域。

背景技術

金屬橡膠系統件的疲勞強度評估有多種思路，FKM疲勞評估準則是其中一種，目前依據FKM準則的疲勞評估方法在軌道交通車輛金屬桿件的評估中逐步應用增多。FKM準則在歐洲被認為是使用最廣泛，最具有權威性的機械標準。目前已有專門的商業軟件，包含有歐標材料的數據庫，內容龐大，但歐標材料參數不完全適合國內情況，且價格昂貴。

FKM疲勞評估準則的主要思路為結構件在最大疲勞工況組合對應的應力幅值下運行100萬次即可認為達到永久疲勞壽命。該標準提供了金屬結構的通用評估流程與公式推導，但在實際產品的開發設計中，對結構中所有節點進行評估是不現實的，因此查找出結構件在當前疲勞載荷譜下最危險工況以及最危險位置點是一件有意義的工作。這樣就可以用最危險點的100萬次評估來代表整個結構的疲勞情況。

在多種工況下的疲勞分析中，FKM疲勞評估需要從所有疲勞工況下的靜強度計算結果中提取出最大的疲勞工況及最危險位置的局部應力作為疲勞評估的輸入，但目前多工況下最危險工況以及對應最危險點的查找沒有直接的途徑，需要進行二次開發。

發明內容

本發明提供的基于FKM疲勞評估準則的金屬結構最危險點查找方法，實現快速查找金屬橡膠彈性元件中金屬結構在多種疲勞工況下的最危險點及最危險工況，提高橡膠金屬元件有限元分析中最危險點的評估查找效率， 提高應用于軌道交通用金屬橡膠彈性元件疲勞分析評估的可靠性和準確性。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

基于FKM疲勞評估準則的金屬結構最危險點查找方法，用ABAQUS軟件對金屬橡膠彈性元件中的金屬結構在承載過程中的應力進行模擬評估，其特征在于：在ABAQUS軟件中形成金屬結構最危險點專用查找程序，用金屬結構最危險點專用查找程序對金屬結構關鍵區域的應力進行多疲勞工況下同方向應力幅值的計算，得到最大應力幅值及其所對應的疲勞工況，最大應力幅值在坐標系中所對應的節點為金屬結構最危險點，最大應力幅值所對應的疲勞工況為最危險疲勞工況。

優選的，用Python程序對ABAQUS軟件進行二次開發形成金屬結構最危險點專用查找程序。

優選的，“對金屬結構關鍵區域的應力進行多疲勞工況下同方向應力幅值的計算，得到最大應力幅值及其所對應的疲勞工況”具體是指：

首先，依次提取金屬結構關鍵區域的應力的所有疲勞工況，并對各疲勞工況進行排序命名以及對各疲勞工況進行應力場分析；

然后，將所有疲勞工況進行兩兩排列組合得到多種疲勞工況組合，提取金屬結構關鍵區域的應力在每個疲勞工況組合下的應力幅值；

之后，對以上所有應力幅值進行計算篩選，獲得最大應力幅值以及最大應力幅值所對應的疲勞工況組合。

優選的，“各疲勞工況進行應力場分析”具體是指：

第一步：先提各疲勞工況各自對應的應力場；