[發明專利]一種生成一般化螺紋精密有限元模型的方法

在審

• 申請號: 202210654540.6
• 申請日: 2022-06-10
• 公開（公告）號: CN115048836A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 朱旻昊;王赫;劉學通;劉建華;彭金方
• 申請（專利權）人: 成都德源睿新科技有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/10
• 代理公司: 成都正德明志知識產權代理有限公司 51360
• 代理人: 楊木梅

本發明公開了一種生成一般化螺紋精密有限元模型的方法，包括以下步驟：S1：獲取螺栓的基本物理參數和有限元網格節點數據，并進行坐標轉換；S2：判斷是否生成外螺紋輪廓，若是則進入步驟S3，否則進入步驟S4；S3：對螺紋有限元網格節點進行輪廓偏移操作，并進入步驟S4；S4：判斷是否生成內螺紋輪廓，若是則進入步驟S5，否則進入步驟S6；S5：對螺母有限元網格節點進行輪廓偏移操作，并進入步驟S6；S6：將有限元網格節點數據的柱坐標轉換至笛卡爾坐標，將進行輪廓偏移操作后的有限元網格節點數據替換原始有限元網格節點數據。本發明可以在無需手動計算的情況下高效率、高精準度且大批量地獲取各種螺紋精密有限元模型。

技術領域

本發明屬于螺紋有限元模型技術領域，具體涉及一種生成一般化螺紋精密有限元模型的方法。

背景技術

在螺栓精密有限元研究領域，由于技術限制，研究進展比較緩慢，目前國內外對于精密有限元模型的研究基本集中于對標準米制螺紋的研究。研究非標準螺紋輪廓，有利于提升螺紋的緊固、防松等性能，但目前國內外文獻中暫無非標準螺紋輪廓的一般化輪廓公式的相關研究。前沿理論的缺失導致一般化螺紋精密有限元模型的生成方法暫無人研究。

發明內容

本發明的目的是為了解決非標準螺紋無相應的輪廓公式導致精密有限元模型無法生成的問題，提出了一種生成一般化螺紋精密有限元模型的方法。

本發明的技術方案是：一種生成一般化螺紋精密有限元模型的方法包括以下步驟：

S1：獲取螺栓的基本物理參數和有限元網格節點數據，并將有限元網格節點數據的笛卡爾坐標轉換至柱坐標，其中，有限元網格節點數據包括螺紋有限元網格節點和螺母有限元網格節點；

S2：根據螺栓的基本物理參數判斷是否生成外螺紋輪廓，若是則進入步驟S3，否則進入步驟S4；

S3：對螺紋有限元網格節點進行輪廓偏移操作，并進入步驟S4；

S4：根據螺栓的基本物理參數判斷是否生成內螺紋輪廓，若是則進入步驟S5，否則進入步驟S6；

S5：對螺母有限元網格節點進行輪廓偏移操作，并進入步驟S6；

S6：將有限元網格節點數據的柱坐標轉換至笛卡爾坐標，將進行輪廓偏移操作后的有限元網格節點數據替換原始有限元網格節點數據，得到一般化螺紋精密有限元模型。

進一步地，步驟S1中，螺栓的基本物理參數包括螺栓物理參量、輪廓分段點和螺栓有限元網格節點信息；其中，螺栓物理參量包括公稱直徑d、螺紋截距P、螺距等分數N_P、密集網格層數n_m、螺紋旋向、牙型角α、頂部切削量h_top、底部切削量h_root、螺紋原始三角形高度H、計算直徑d₃、外螺紋的牙底半徑ρ_b、內螺紋公稱直徑D、內螺紋中徑D₂和內螺紋牙底半徑ρ_n；有限元網格節點信息包括螺栓頭、螺栓桿、螺母、是否生成外螺紋和是否生成內螺紋；輪廓分段點包括第一輪廓分段點θ₁、第二輪廓分段點θ₂、第三輪廓分段點θ₃和第四輪廓分段點θ₄。

進一步地，第一輪廓分段點θ₁、第二輪廓分段點θ₂、第三輪廓分段點θ₃和第四輪廓分段點θ₄的計算公式分別為：

其中，h_root表示底部切削量，α表示牙型角，h_top表示頂部切削量，H表示螺紋原始三角形高度。