[發明專利]一種圓筒結構和提高圓筒彎曲剛度的方法

有效

• 申請號: 202110181032.6
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN113007585B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 李少英;屈中權;程向明;宋智明;徐稚;梁昱;鐘悅;張輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院云南天文臺
• 主分類號: F16S5/00
• 分類號: F16S5/00;G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

1.一種提高圓筒彎曲剛度的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，根據圓筒結構的工作要求設計參數；

步驟2，確定參數定量和參數化變量；

步驟3，根據步驟1和步驟2中設計的參數使用CAD軟件進行圓筒結構的三維建模；

步驟4，將步驟3中構建的三維模型導入有限元Ansys分析軟件中；

步驟5，在Ansys分析軟件中設置圓筒結構的材質；設置圓筒結構的約束，增加圓筒結構的載荷；

步驟6，在Ansys分析軟件中劃分并設置網格；

步驟7，在Ansys分析軟件中設置步驟6中劃分的網格，網格劃分結果SKEWNESS≤0.95；若否，返回步驟6中調整網格的參數；若是，繼續進行下一步；

步驟8，設定目標參數，設置步驟2中確定的參數化變量的范圍值；

步驟9，選擇算法，輸出結果；若結果不符合步驟8中設定的目標參數，調整參數化變量后返回步驟6；若結果符合步驟9中設定的目標參數，結束；

以上步驟1到9的是針對圓筒所承受的彎矩力在圓筒的圓周方向不確定時，得到的優化高彎曲剛度的圓筒結構布局的過程；通過對筒的結構優化結果進行分析，最終得到帶有法蘭和周向4個均勻分布的梯形加強筋的筒的優化結構特征。

2.根據權利要求1所述的提高圓筒彎曲剛度的方法，其特征在于，所述步驟1中，圓筒結構的一端為設置有法蘭的固定端，并在圓筒結構的管外側設置有與所述法蘭連接的加強筋。

3.根據權利要求1所述的提高圓筒彎曲剛度的方法，其特征在于，步驟2中所述的參數化變量包括：圓筒結構中不同直徑的管壁厚；法蘭的外徑和厚度；加強筋的數量、厚度、長度。

4.根據權利要求1所述的提高圓筒彎曲剛度的方法，其特征在于，所述圓筒結構的主體的一端設置有法蘭，所述主體的管壁外側均勻設置有4個加強筋，所述加強筋與所述法蘭連接。

5.根據權利要求4所述的提高圓筒彎曲剛度的方法，其特征在于，所述加強筋為梯形加強筋。

6.根據權利要求4所述的提高圓筒彎曲剛度的方法，其特征在于，所述加強筋的長度小于所述主體的長度。

7.根據權利要求4所述的提高圓筒彎曲剛度的方法，其特征在于，所述主體包括同軸連接的第一中空筒體和第二中空筒體，所述第一中空筒體中空處的直徑大于所述第二中空筒體中空處的直徑。

8.根據權利要求7所述的提高圓筒彎曲剛度的方法，其特征在于，所述法蘭設置在第一中空筒體遠離第二中空筒體的一端。

9.根據權利要求7所述的提高圓筒彎曲剛度的方法，其特征在于，所述加強筋的長度大于第一中空筒體的長度。

10.根據權利要求1-9任一權利要求所述的提高圓筒結構彎曲剛度的方法，其特征在于，當圓筒的所受的彎曲力垂直于加強筋的大面時，那么此方向的梯形加強筋一般是不會提高圓筒的彎曲剛度的，只有通過合適的加強筋的結構參數才能提高圓筒的彎曲剛度；通過判定式t6^0.5/2N₁,b3.14×6^0.5(N₁²-N₀²)/(12N₁)時，才能實現增加該方向的加強筋與沒有加強筋的筒相比會增加筒的剛度，其中的t為加強筋的厚度，b為遠離法蘭的加強筋末端的邊長。