[發明專利]一種基于DEM求解器的外來異物碰撞磨損評估方法

在審

• 申請號: 202210686977.8
• 申請日: 2022-06-16
• 公開（公告）號: CN115017647A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 胡健平;蔣銀;李軍
• 申請（專利權）人: 東航技術應用研發中心有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/25
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 施浩

1.一種基于DEM求解器的外來異物碰撞磨損評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取發動機幾何模型，并將發動機幾何模型導入DEM求解器；

設置DEM求解器接觸碰撞模擬環境，并進行初始化；

基于接觸碰撞模擬環境對發動機幾何模型進行接觸碰撞檢測與計算，獲取接觸碰撞信息；

基于接觸碰撞信息對發生接觸碰撞的發動機幾何模型進行磨損評估。

2.根據權利要求1所述的基于DEM求解器的外來異物碰撞磨損評估方法，其特征在于，所述基于DEM求解器的外來異物碰撞磨損評估方法采用多面體網格對發動機幾何模型進行網格化預處理，獲取精細化的發動機幾何模型。

3.根據權利要求1所述的基于DEM求解器的外來異物碰撞磨損評估方法，其特征在于，所述接觸碰撞模擬環境包括FOD顆粒簇物理模型、計算域、模型碰撞邊界條件以及接觸碰撞計算物理模型；其中，所述FOD顆粒簇物理模型為對發動機幾何模型各部件進行撞擊的外來異物物理模型，所述DEM求解器通過對計算域內的FOD顆粒簇物理模型先進行接觸碰撞檢測，并在隨后的計算過程中進行接觸碰撞數值模擬。

4.根據權利要求3所述的基于DEM求解器的外來異物碰撞磨損評估方法，其特征在于，所述接觸碰撞檢測與計算包括以下步驟：

開始接觸接觸碰撞檢測與計算，對計算域內的FOD顆粒簇物理模型進行鄰域檢測，判斷計算域內是否發生接觸碰撞場景；若是，則執行接觸計算；若否，則繼續進行鄰域檢測；

根據接觸計算結果判斷FOD顆粒簇物理模型是否破碎；若是，則重新對FOD顆粒簇物理模型進行鄰域檢測；若否，則對當前時間步的FOD顆粒簇物理模型進行運動計算；

對當前時間步的FOD顆粒簇物理模型進行運動計算，并根據運動計算結果更新FOD顆粒簇物理模型位置；

判斷是否未達到預定計算時間且計算域內仍有FOD顆粒簇物理模型；若是，則繼續進行鄰域檢測；若否，則結束接觸碰撞檢測與計算，獲取接觸碰撞信息。

5.根據權利要求4所述的基于DEM求解器的外來異物碰撞磨損評估方法，其特征在于，所述接觸碰撞場景包括顆粒-顆粒接觸碰撞、顆粒-物面接觸碰撞以及FOD顆粒簇破碎；其中，當DEM求解器檢測到發生接觸碰撞場景后，對發生接觸碰撞的FOD顆粒簇物理模型-FOD顆粒簇物理模型或FOD顆粒簇物理模型-發動機幾何模型進行接觸計算。

6.根據權利要求4所述的基于DEM求解器的外來異物碰撞磨損評估方法，其特征在于，所述接觸碰撞計算物理模型包括接觸碰撞物理模型，通過接觸碰撞物理模型對FOD顆粒簇物理模型的運動軌跡和接觸碰撞進行數值模擬，獲取模擬接觸碰撞參數，從而進行接觸碰撞計算；其中，所述接觸計算包括接觸力計算、力矩計算以及外來異物重疊體積計算。

7.根據權利要求6所述的基于DEM求解器的外來異物碰撞磨損評估方法，其特征在于，所述接觸碰撞模型采用基于Hertz-Mindlin接觸理論的非線性彈簧-阻尼器接觸模型獲取到發生觸碰撞場景時的接觸力計算參數，通過以下公式進行接觸力計算：

F_contact＝F_nn+F_tt；

其中，F_contact表示接觸力合力，

F_n表示接觸力法向分量，

F_t表示接觸力切向分量，

n表示法向向量，

t表示切向向量。

8.根據權利要求7所述的基于DEM求解器的外來異物碰撞磨損評估方法，其特征在于，所述接觸力法向分量為基于Hertz接觸理論的彈性法向分量，通過以下公式進行計算：

；

其中，S_n表示在接觸部位的法向相對位移，

表示在接觸部位相對速度的法向向量，

表示阻尼系數，

表示剛度系數。