[發(fā)明專利]機(jī)械結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度全工況評(píng)定方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011253385.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN112395791A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁文輝;吳昊;陳晶晶;段華東;周禮;萬平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中車株洲電力機(jī)車有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 長(zhǎng)沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 盧宏;曾利平

本發(fā)明公開了一種機(jī)械結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度全工況評(píng)定方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，整個(gè)有限元模型的全工況最大應(yīng)力、材料利用度以及全工況最大應(yīng)力時(shí)的載荷工況進(jìn)行可視化顯示，材料利用度可視化圖能全面顯示機(jī)械結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度承載性能，可查看任何位置的材料利用度；全工況最大應(yīng)力可視化圖能全面顯示機(jī)械結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度全工況最大應(yīng)力，可查看任何位置的全工況最大應(yīng)力；載荷工況可視化圖能全面顯示機(jī)械結(jié)構(gòu)的工況特性，可查看任何位置全工況最大應(yīng)力對(duì)應(yīng)的載荷工況；該方法能夠從結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度所有載荷工況即全工況數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)定，能全面地評(píng)估結(jié)構(gòu)所有靜強(qiáng)度載荷工況的計(jì)算結(jié)果，形成直觀的云圖和詳細(xì)的數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)械結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度全工況評(píng)定方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

安全可靠是機(jī)械結(jié)構(gòu)功能的基礎(chǔ)能力，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足產(chǎn)品的運(yùn)行要求，靜強(qiáng)度計(jì)算是機(jī)械承載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)。例如通過機(jī)車車體靜強(qiáng)度計(jì)算和分析可以有效地評(píng)定車體的安全性和材料的力學(xué)承載情況，可以方便地找出車體的最危險(xiǎn)位置及其安全系數(shù)。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)根據(jù)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品計(jì)算分析的多個(gè)靜強(qiáng)度載荷工況，機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)用在不同產(chǎn)品上對(duì)應(yīng)有不同靜強(qiáng)度載荷工況。靜強(qiáng)度均以所使用材料的屈服強(qiáng)度或屈服應(yīng)力作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，當(dāng)結(jié)構(gòu)任意點(diǎn)的材料利用度(計(jì)算應(yīng)力/屈服應(yīng)力)1時(shí)，結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度就不能滿足要求。

傳統(tǒng)的靜強(qiáng)度計(jì)算分析通常以各個(gè)工況的計(jì)算應(yīng)力結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，計(jì)算應(yīng)力以云圖方式和顏色顯示，顏色顯示越紅表示應(yīng)力越大，這種顯示方式只能針對(duì)高應(yīng)力區(qū)域和關(guān)鍵部位，再將這些部位的計(jì)算應(yīng)力轉(zhuǎn)換為安全系數(shù)或材料利用度。當(dāng)結(jié)構(gòu)中有低屈服強(qiáng)度或屈服應(yīng)力材料時(shí)，容易造成評(píng)估遺漏，如采用焊縫連接的大型承載結(jié)構(gòu)，焊縫的屈服強(qiáng)度會(huì)比其母材低，特別是鋁合金材料，焊縫的屈服強(qiáng)度最多為母材的50％，而連接焊縫在結(jié)構(gòu)大范圍的存在，這就容易造成焊接連接部分的評(píng)估遺漏。

傳統(tǒng)的靜強(qiáng)度計(jì)算分析，各個(gè)載荷工況間的應(yīng)力云圖、安全系數(shù)或材料利用度結(jié)果是分開的，不能在同一個(gè)云圖或表格中顯示，結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度計(jì)算報(bào)告要對(duì)每個(gè)工況進(jìn)行評(píng)定。因而，要分析整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載能力，不僅步驟多、圖表多，而且還分析不全面。需要查看多個(gè)載荷工況，每個(gè)載荷工況需要頂面和底面的應(yīng)力結(jié)果，結(jié)果查看工況多，一般只會(huì)查看每工況的最大應(yīng)力和關(guān)注部位的結(jié)果，應(yīng)力不高的焊縫部位常被遺漏。

傳統(tǒng)的靜強(qiáng)度計(jì)算分析，其工況之間的應(yīng)力數(shù)據(jù)無聯(lián)系，僅憑分析師的記憶，無法了解結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度承載能力，只有大概的判斷，無總體的強(qiáng)度數(shù)據(jù)。無法了解工況對(duì)結(jié)構(gòu)的影響能力，絕大結(jié)構(gòu)部位對(duì)工況沒有直觀的分析，工況越多，越不能把握結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)械結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度全工況評(píng)定方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，以解決多個(gè)載荷工況的靜強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)處理量大，易遺漏部分需要評(píng)估的區(qū)域，無法評(píng)估工況對(duì)大部分結(jié)構(gòu)區(qū)域的影響能力，以及靜強(qiáng)度數(shù)據(jù)分析不全面等問題。

本發(fā)明獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)方案解決了上述發(fā)明目的中的一個(gè)或多個(gè)。

本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種機(jī)械結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度全工況評(píng)定方法，包括以下步驟：

建立待評(píng)定機(jī)械結(jié)構(gòu)的有限元模型；

將所述有限元模型的評(píng)定對(duì)象分成多個(gè)對(duì)象集合，每個(gè)所述對(duì)象集合內(nèi)每個(gè)對(duì)象的屈服應(yīng)力相同，并輸出多個(gè)對(duì)象集合文件，每個(gè)所述對(duì)象集合文件的內(nèi)容為對(duì)應(yīng)對(duì)象集合的對(duì)象編號(hào)；

將每個(gè)所述對(duì)象集合文件分解成對(duì)應(yīng)對(duì)象集合內(nèi)每個(gè)對(duì)象的屈服應(yīng)力，形成對(duì)象編號(hào)-屈服應(yīng)力對(duì)應(yīng)的評(píng)定指標(biāo)文件；

按照對(duì)象編號(hào)順序以文件的形式輸出每個(gè)所述對(duì)象在所有載荷工況下的TOP面應(yīng)力和BOTTOM面應(yīng)力，形成所有載荷工況下對(duì)象的應(yīng)力數(shù)據(jù)文件；