[發(fā)明專(zhuān)利]多層薄壁橡膠金屬?gòu)?fù)合回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的仿真分析方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111207879.3
• 申請(qǐng)日: 2021-10-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113987868A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛琪;鄧嬌;黃友劍;劉文松;程海濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/23
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/23;G06F30/17;G06T17/20
• 代理公司: 上海碩力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31251
• 代理人: 王法男

多層薄壁橡膠金屬?gòu)?fù)合回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的仿真分析方法，先對(duì)多層薄壁橡膠金屬?gòu)?fù)合回轉(zhuǎn)體進(jìn)行二維網(wǎng)格剖分操作；完成二維軸對(duì)稱(chēng)截面的網(wǎng)格剖分后，進(jìn)行軸向或扭轉(zhuǎn)載荷仿真分析；軸向或扭轉(zhuǎn)載荷仿真分析完成后，將二維軸對(duì)稱(chēng)網(wǎng)格轉(zhuǎn)變生成三維網(wǎng)格，同時(shí)將二維軸對(duì)稱(chēng)模型的應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果同步映射在新生成的三維網(wǎng)格上，作為偏轉(zhuǎn)或徑向載荷工況仿真分析的初始應(yīng)力應(yīng)變；再繼續(xù)進(jìn)行軸向或扭轉(zhuǎn)預(yù)載后偏轉(zhuǎn)或徑向載荷工況下三維模型仿真分析，完成了軸向、徑向、扭轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)多載荷工況仿真分析。本發(fā)明通過(guò)截取復(fù)合回轉(zhuǎn)體中部分截面，通過(guò)網(wǎng)格剖分和載荷分析后，進(jìn)行三維模型的仿真分析的仿真分析，用簡(jiǎn)單的二維軸對(duì)稱(chēng)模型實(shí)現(xiàn)軸向和扭轉(zhuǎn)載荷工況的仿真分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種受力部件的仿真分析方法，尤其是指一種多層薄壁橡膠金屬?gòu)?fù)合回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的仿真分析方法，該種多層薄壁橡膠金屬?gòu)?fù)合回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的仿真分析方法通過(guò)通過(guò)180度或者360度旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行仿真分析大幅提升徑向、軸向、偏轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)等多載荷工況下的多層薄壁橡膠金屬?gòu)?fù)合回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的仿真分析效率。

背景技術(shù)

一方面，由于多層薄壁橡膠金屬?gòu)?fù)合回轉(zhuǎn)體相對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的橡膠金屬?gòu)?fù)合回轉(zhuǎn)體具有更高的承載能力、耐老化性能和穩(wěn)定性；試驗(yàn)也表明在這種多層薄壁橡膠金屬?gòu)?fù)合回轉(zhuǎn)體彈性金屬結(jié)構(gòu)中，彈性體的單位消耗量可減少一個(gè)或十幾個(gè)數(shù)量級(jí)，在多層薄壁橡膠金屬?gòu)?fù)合回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中彈性體的使用系數(shù)增加九倍多，所以現(xiàn)在多層薄壁橡膠金屬?gòu)?fù)合回轉(zhuǎn)體應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但是多層薄壁橡膠金屬?gòu)?fù)合回轉(zhuǎn)體與傳統(tǒng)的橡膠金屬?gòu)?fù)合回轉(zhuǎn)體變形特性、結(jié)構(gòu)特性、它們的加工和使用特性都不同，所以在進(jìn)行受力分析時(shí)也就要難得多。

另一方面，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，產(chǎn)品更新周期愈來(lái)愈短，企業(yè)對(duì)新技術(shù)的需求更加迫切，而有限元仿真分析技術(shù)是提升產(chǎn)品質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的一項(xiàng)有效手段，所以，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算方法的發(fā)展，有限元仿真分析在工程設(shè)計(jì)和科研領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的重視和應(yīng)用，已經(jīng)成為解決復(fù)雜工程分析計(jì)算問(wèn)題的有效途徑，從汽車(chē)到航天飛機(jī)幾乎所有的設(shè)計(jì)制造都已離不開(kāi)有限元仿真分析計(jì)算，其在機(jī)械制造、材料加工、航空航天、汽車(chē)、土木建筑、電子電器、國(guó)防軍工、船舶、鐵道、石化、能源和科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛使用已使設(shè)計(jì)水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍。所以，一般在進(jìn)行多層薄壁橡膠金屬?gòu)?fù)合回轉(zhuǎn)體受力分析時(shí)都會(huì)采用仿真分析方法，仿真分析借助虛擬樣機(jī)通過(guò)計(jì)算機(jī)和有限元仿真分析，能在研發(fā)中幫助設(shè)計(jì)人員優(yōu)化出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)，排除一些不具有優(yōu)勢(shì)的方案，減少試驗(yàn)次數(shù)，節(jié)省研發(fā)成本以及樣件成本。

但是現(xiàn)在的一般仿真分析都是整體對(duì)零部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，按照常規(guī)網(wǎng)格劃分的方法，是對(duì)每層橡膠和每層隔片單獨(dú)劃分二維和三維網(wǎng)格，該方法對(duì)于這類(lèi)多層結(jié)構(gòu)桿端軸承的網(wǎng)格劃分效率較低。尤其是在徑向、軸向、偏轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)等多載荷工況下的仿真分析效率低，且三維網(wǎng)格剖分技術(shù)難度大且容易造成計(jì)算不收斂的缺陷，很有必要對(duì)此加以改進(jìn)。

通過(guò)專(zhuān)利檢索沒(méi)發(fā)現(xiàn)有與本發(fā)明相同技術(shù)的專(zhuān)利文獻(xiàn)報(bào)道，與本發(fā)明有一定關(guān)系的專(zhuān)利主要有以下幾個(gè)：

1、申請(qǐng)?zhí)枮镃N202110222321.6，名稱(chēng)為“一種六面體網(wǎng)格劃分的螺栓及螺母有限元參數(shù)化建模方法”，申請(qǐng)人為天津大學(xué)的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，該專(zhuān)利公開(kāi)了一種六面體網(wǎng)格劃分的螺栓及螺母有限元參數(shù)化建模方法，包括以下步驟：S1：確定螺栓及螺母的幾何特征；S2：確定螺栓及螺母的網(wǎng)格特征；S3：將螺栓沿軸向劃分為螺帽區(qū)、螺桿區(qū)、過(guò)渡區(qū)及螺紋區(qū)，利用分段表達(dá)法構(gòu)建垂直螺栓軸線方向的螺栓及螺母單截面節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；S4：將所得的各個(gè)螺栓、螺母單截面節(jié)點(diǎn)沿螺栓軸線方向復(fù)制、平移、編號(hào)、旋轉(zhuǎn)，從而構(gòu)建整個(gè)螺栓和螺母模型節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)矩陣；S5：將步驟S4所得螺栓及螺母節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)按照有限元軟件中八節(jié)點(diǎn)六面體單元節(jié)點(diǎn)連接次序規(guī)則；S6：將步驟S3和步驟S5得到的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)及單元編號(hào)矩陣導(dǎo)出。