[發(fā)明專利]基于數(shù)值模擬的速滑冰刀形變量化計算方法

在審

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• 申請日: 2022-09-29
• 公開（公告）號: CN115495851A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉干;韓銳;藺世杰;鄭偉濤;馬勇;蒙延榮;劉林;賈孟堯;黃銳峰;黃昱
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢體育學院;西北工業(yè)大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 鄭勤振

1.一基于數(shù)值模擬的速滑冰刀形變量化計算方法，其特征在于，包括：

利用三維建模軟件對冰刀的刀橋、前支架、支撐座、刀管和刀片進行建模，構(gòu)建冰刀三維實體模型；

將建立的冰刀三維實體模型導入到有限元網(wǎng)格劃分軟件，利用有限元網(wǎng)格劃分軟件進行冰刀各部分的網(wǎng)格劃分以及冰網(wǎng)格構(gòu)建，建立速滑冰刀-冰網(wǎng)格模型，在對冰刀各部分進行網(wǎng)格劃分時，將冰刀的刀橋、前支架、支撐座和刀片實體切割為若干單元，并進行幾何模型的清理，再進行六面體網(wǎng)格劃分，得到刀橋、前支架、支撐座和刀片的規(guī)則六面體實體網(wǎng)格模型，在冰刀的刀管表面布規(guī)則三角形網(wǎng)格，再進行刀管四面體實體網(wǎng)格的劃分，待四面體實體網(wǎng)格劃分完畢，刪除刀管表面三角形網(wǎng)格，得到冰刀刀管的四面體實體網(wǎng)格模型；

在有限元網(wǎng)格劃分軟件中設(shè)置冰刀刀橋、前支架、支撐座、刀管和刀片相互關(guān)系，建立冰刀刀刃與冰面之間的摩擦接觸，賦予冰刀刀橋、前支架、支撐座、刀管和刀片以及冰的材料屬性，設(shè)置運動耦合約束及固定邊界條件，施加蹬冰力、蹬冰方向，并進行分析步的設(shè)置，最后創(chuàng)建輸出文件；

將有限元網(wǎng)格劃分軟件的輸出文件導入有限元數(shù)值模擬軟件，進行冰刀的形變計算，得到冰刀各部分的形變云圖和速滑冰刀任意局部或部件的形變特征。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)值模擬的速滑冰刀形變量化計算方法，其特征在于，冰網(wǎng)格構(gòu)建方法包括：

從冰刀六面體實體網(wǎng)格中找到冰刀表面網(wǎng)格，刪除冰刀側(cè)面和上表面網(wǎng)格，保留冰刀與冰面接觸部分刀刃表面網(wǎng)格，將刀刃表面網(wǎng)格從冰刀六面體實體網(wǎng)格中分離；

以刀刃表面網(wǎng)格為基礎(chǔ)，將刀刃表面網(wǎng)格結(jié)點橫向偏移形成刀刃與冰接觸的表面，即冰的寬度，同時以網(wǎng)格為單元重新布規(guī)則四邊形網(wǎng)格，完成冰的表面網(wǎng)格布置；

進行冰的表面網(wǎng)格的偏移，形成冰的六面體實體網(wǎng)格，然后刪除冰的表面四邊形網(wǎng)格僅僅保留冰的六面體實體網(wǎng)格，完成冰的六面體網(wǎng)格模型建立。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)值模擬的速滑冰刀形變量化計算方法，其特征在于，刀橋與前支架、刀橋與支撐座、前支架與刀管、支撐座與刀管、刀管與刀片之間為綁定接觸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)值模擬的速滑冰刀形變量化計算方法，其特征在于，對刀橋連接冰鞋的前連接孔和后連接孔、前支架與刀管、支撐座與刀管做6自由度運動耦合約束；對冰的底面做6自由度運動耦合約束；對刀橋5做自由度運動耦合約束，釋放冰刀與冰面垂直方向的自由度；對刀刃做4自由度運動耦合約束，釋放冰刀與冰面垂直方向、側(cè)移方向的自由度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)值模擬的速滑冰刀形變量化計算方法，其特征在于，在冰刀刀橋前表面和后表面創(chuàng)建結(jié)點集，在結(jié)點集上施加蹬冰力，蹬冰力的方向與刀橋表面垂直。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于數(shù)值模擬的速滑冰刀形變量化計算方法，其特征在于，通過改變刀橋前表面和后表面結(jié)點集數(shù)量和/或蹬冰力的大小改變總蹬冰力的大小。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于數(shù)值模擬的速滑冰刀形變量化計算方法，其特征在于，通過繞冰刀中心軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整冰刀與冰面之間的夾角，進而實現(xiàn)蹬冰力角度的改變。