[發明專利]基于CAE的鋁合金推力桿總成的輕量化設計評價方法

在審

• 申請號: 202111176265.3
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN114048555A
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 杜明;楊勇;張花蕊;張虎
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學寧波創新研究院
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于CAE的推力桿總成的輕量化設計評價優化方法，其特征在于包括以下步驟：

S1、根據減重目標對推力桿總成進行輕量化設計，得到推力桿總成的結構幾何模型；所述推力桿總成的各個部件包括桿體(1)、球頭(12)、卡簧擋圈(3)、球鉸組件(4)；所述球頭(12)設置在所述桿體(1)的兩端，所述球頭(12)內具有卡簧安裝槽(13)；在預壓裝配狀態下，所述卡簧擋圈(3)卡設于所述卡簧安裝槽(13)內，使得所述卡簧擋圈(3)抵住球鉸組件(4)的端面，從而將球鉸組件(4)安裝于所述球頭(12)內；所述球鉸組件(4)包括球銷(41)，套設于所述球銷(41)外側的球鉸橡膠(42)，以及分別蓋設于所述球鉸橡膠(42)兩端的球鉸上端蓋(43)、球鉸下端蓋(44)，且所述球銷(41)、球鉸橡膠(42)、球鉸上端蓋(43)、球鉸下端蓋(44)通過硫化結合為一體；

S2、建立一半的總成網格模型：根據所述結構幾何模型，以垂直于所述桿體(1)軸向且穿過所述桿體(1)中點的平面作為分割面(A)，將所述結構幾何模型分隔為兩半，以其中一半建立一半的總成網格模型；且所述球鉸橡膠(42)以非預壓裝配狀態下的自由狀態建立網格模型；

S3、賦予材料屬性：根據所述推力桿總成的各個部件的材料類型，分別賦予材料屬性；

S4、建立預壓裝配狀態下的靜力學模型：以所述一半的總成網格模型，建立預壓裝配狀態下的靜力學模型，計算預壓裝配狀態下的推力桿總成的初始應力分布；

S5、評價推力桿疲勞性能、剛度性能：使用步驟S4的預壓裝配狀態下的靜力學模型計算后評價疲勞性能、剛度性能，若疲勞性能、剛度性能任意一項性能不符合設計要求，即為不合格，返回步驟S1；若疲勞性能、剛度性能均符合設計要求，即為合格；

S6、建立完整的總成網格模型：以步驟S2建立的一半的總成網格模型為基礎，以所述切割面的中心點為對稱中心，旋轉180°建立另一半的總成網格模型，從而得到完整的總成網格模型；

S7、賦予材料屬性：根據所述推力桿總成的各個部件的材料類型，分別賦予材料屬性；

S8、建立預壓裝配狀態下的動力學模型：以完整的所述總成網格模型，建立預壓裝配狀態下的動力學模型，計算預壓裝配狀態下的推力桿總成的初始應力分布；

S9、評價極限工況性能：使用步驟S8的預壓裝配狀態下的動力學模型計算后評價所述推力桿總成的極限工況性能，所述極限工況性能包括強度性能、桿體(1)屈曲性能、卡簧擋圈(3)鎖止性能，若所述強度性能、桿體(1)屈曲性能、卡簧擋圈(3)鎖止性能中任意一個性能不合格，則為不合格，返回步驟S1；若強度性能、桿體(1)屈曲性能、卡簧擋圈(3)鎖止性能均合格，則為合格。

2.根據權利要求1所述的基于CAE的推力桿總成的輕量化設計評價優化方法，其特征在于：所述步驟S3的所述球鉸橡膠(42)的材料屬性的應變能本構模型類型的確定包括以下步驟：

a、使用與所述球鉸橡膠(42)相同的材料制備橡膠試件，由橡膠試件單軸拉伸、平面拉伸和等雙軸拉伸試驗獲取應力-應變曲線數據；

b、將所述應力-應變曲線數據導入有限元分析軟件Abaqus的材料屬性超彈性模塊中，分別使用Ogden、Mooney-Rivlin、Yeoh應變能模型進行擬合，獲取相應的本構模型參數；

c、使用相應的本構模型參數，計算Ogden、Mooney-Rivlin、Yeoh應變能模型對應的徑向剛度值k₁，k₂，k₃，并與橡膠試件的實測剛度值k計算偏差率，選擇偏差率最小的對應的應變能模型，作為所述球鉸橡膠(42)的應變能模型。