[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

本申請公開了一種圓筒結構和提高圓筒彎曲剛度的方法，該圓筒結構包括主體，所述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個梯形加強筋，所述加強筋與所述法蘭連接。本申請的結構能夠比沒有加強筋的優化了的圓筒結構重量輕約42.3％；能夠有效的節省材料，進行零件減重。

技術領域

本申請屬于儀器零件領域，具體地說，涉及一種圓筒結構和提高圓筒彎曲剛度的方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，儀器的精度要求越來越高，在環境保護和能源耗竭日益嚴峻的形勢下，圓筒的輕量化結構優化設計已被認為是汽車、航空、航天、土木工程等領域的高效節能環保措施。例如，航空航天儀器、醫療設備、電子設備、機床和光學儀器對關鍵部件有很高的精度要求，在這些儀器和設備中通常使用具有高精度要求和在受彎矩載荷下重量輕的圓筒結構。因此，有必要提供一種高彎曲剛度的圓筒結構。

發明內容

本申請的一個目的是提供一種高彎曲剛度的圓筒結構的新技術方案和提高圓筒彎曲剛度的一種方法。

根據本申請的一個方面，本申請提供一種圓筒結構，包括主體，所述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。

可選地，所述加強筋為梯形加強筋。

可選地，所述加強筋的長度小于所述主體的長度。

可選地，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。

可選地，所述法蘭設置在所述第一中空筒體的一端。

根據本申請的另一個方面，本申請還提供一種提高圓筒彎曲剛度的方法，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。

可選地，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。

可選地，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、位置、厚度、長度。

以上步驟1到9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，得到帶有法蘭和周向4個均勻分布的梯形加強筋的筒的結構優化布局更好。本申請的一個技術效果在于，本申請的結構能夠比沒有加強筋的優化了的圓筒結構重量輕約42.3％。