[發明專利]一種用于桿端關節金屬及橡膠件間的網格劃分方法

在審

• 申請號: 202111207874.0
• 申請日: 2021-10-18
• 公開（公告）號: CN113987866A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 榮繼剛;黃友劍;王金輝;彭院中
• 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: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06T17/20
• 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

本發明公開了一種用于桿端關節金屬及橡膠件間的網格劃分方法，對橡膠、隔片、芯軸和外接頭進行二維截面處理，處理后的二維截面包括橡膠及隔片全部截面和芯軸及外接頭部分截面，為第一部分，其余部分為第二部分，對第一部分進行二維截面進行網格劃分；將經網格劃分后的二維截面網格旋轉成三維網格，完成第一部分網格劃分，得到第一部分三維網格模型；對第二部分進行幾何模型處理，并對幾何模型處理后的第二部分進行網格劃分，得到第二部分三維網格模型；將兩部分三維網格模型進行裝配及綁定，完成網格劃分；本發明中橡膠與金屬之間不進行分割，將產品的分割面設置在金屬件內部，避免了金屬與橡膠綁定過程中不共節點問題，提高了應力計算精度。

技術領域

本發明屬于有限元分析的網格劃分技術領域，具體地，涉及一種用于桿端關節金屬及橡膠件間的網格劃分方法。

背景技術

桿端關節是一種安裝于桿端的柔性連接，包括連桿關節和牽引桿關節、旋翼柔性連接，被廣泛應用于軌道交通和航空航天等領域的操縱和動力傳遞系統中；桿端關節通常是由芯軸、隔片、外接頭和橡膠硫化而成，按照結構形式分為單層桿端關節和多層桿端關節，其中，多層桿端關節是指包含多層橡膠和多層隔片的金屬橡膠硫化桿端關節，多層桿端關節具備更好的多軸承載能力，可以同時承受較大的徑向載荷、軸向載荷、扭轉載荷和偏轉載荷等復合載荷。

多層桿端關節在開發過程中，桿端關節疲勞壽命的評估是非常關鍵的項點。桿端關節疲勞壽命的評估有試驗法和有限元仿真分析法，考慮到試驗法的周期及成本，目前有限元仿真分析法應用越來越廣泛。在前期預研和設計階段采用有限元仿真分析法代替試驗測試，減少試制和試驗次數，提高桿端關節的一次性設計成功率，縮短桿端關節的開發周期，降低桿端關節的開發成本。

多層桿端關節疲勞壽命的仿真分析難點在于分析的精度及效率，如何保證既能保證計算結果的準確性，又能提高仿真分析的效率，網格劃分尤為重要。按照常規網格劃分的方法，是對每層橡膠和每層隔片單獨劃分二維和三維網格，該方法對于這類多層結構桿端關節的網格劃分效率較低，尤其有些旋翼柔性連接桿端關節有三十多層橡膠和隔片，僅劃分網格就需要一周時間，因此，常規的網格劃分方法難以平衡滿足該類多層桿端關節的仿真精度及效率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種用于桿端關節金屬及橡膠件間的網格劃分方法，通過對橡膠與金屬之間不進行分割，將產品的分割面設置在金屬件內部，避免了金屬與橡膠綁定過程中不共節點問題，提高了應力計算精度。

本發明為了解決現有技術問題所采用的技術方案如下：

提供一種用于桿端關節金屬及橡膠件間的網格劃分方法，所述桿端關節包括橡膠、隔片、芯軸和外接頭；

對所述橡膠、隔片、芯軸和外接頭進行二維截面處理，所述二維截面包括所述橡膠及隔片全部截面和所述芯軸及外接頭部分截面，定義為第一部分，其余部分定義為第二部分，所述第一部分軸對稱，第二部分非軸對稱；

對所述第一部分進行二維截面網格劃分；

將經網格劃分后的二維截面網格旋轉成三維網格，完成第一部分網格劃分，得到第一部分三維網格模型；

對所述第二部分進行幾何模型處理，并對幾何模型處理后的第二部分進行網格劃分，得到第二部分三維網格模型；

將所述第一部分三維網格模型與所述第二部分三維網格模型進行裝配及綁定，完成網格劃分。

進一步地，所述二維截面處理包括對所述第一部分的橡膠及隔片全部截面和所述芯軸及外接頭部分截面進行二維截面提取，提取部分為中心線右邊的二分之一截面。

進一步地，所述旋轉基于Hypermesh軟件，具體包括以下步驟：

S1.運用spin命令，將二維截面網格繞X軸旋轉360度，得到第一部分的二分之一的三維網格模型；

S2.將所述二分之一的三維網格模型運用reflect的命令，以YZ平面進行映射，得到完整的三維網格模型；