[發明專利]一種基于瞬態動力學的臂架系統有限元分析方法

有效

• 申請號: 202310093103.6
• 申請日: 2023-02-10
• 公開（公告）號: CN115774914B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 蘭冰;曾勝長;魏劍
• 申請（專利權）人: 四川藍海智能裝備制造有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 成都市集智匯華知識產權代理事務所(普通合伙) 51237
• 代理人: 李華

本發明公開一種基于瞬態動力學的臂架系統有限元分析方法，通過搭建三維臂架模型，并對所述三維臂架模型進行特征處理；對特征處理后的三維臂架模型進行網格劃分，并施加邊界條件，得到臂架有限元模型；采用接觸算法對所述臂架有限元模型增加額外的壓力自由度；基于臂架系統的運動狀態，對所述臂架有限元模型進行順序動作驅動設置；利用有限元求解器對所述臂架有限元模型進行求解計算，得到臂架系統的分析結果。通過采用瞬態力學的分析方法，代替傳統的靜力學分析來指導設計臂架系統，能夠更準確的模擬隧道裝備臂架系統在工作時，臂架系統內結構件應力實時顯示。提高了有限元分析方法的適用性，還提高了分析結果的精準度。

技術領域

本發明涉及計算機輔助工程技術領域，尤其涉及一種基于瞬態動力學的臂架系統有限元分析方法。

背景技術

在當今隧道工程領域，CAE（計算機輔助工程）目前應用已得到廣泛應用，成為隧道裝備開發、解決問題，支持產品開發的一種有效工具，其中有限元在結構應力、變形、疲勞、拓撲減重、屈曲等方面可以獲得較高的精度，能解決工程開發、降本多方面的問題。

目前對于隧道裝備的臂架系統的有限元分析方法通常為靜力學分析。但隧道臂架系統很多時候都是帶載伸縮的，甚至會出現臂架系統水平全伸帶負載的情況，很難全面反應臂架系統內各部套的受力情況，因此單純的靜力學分析很難滿足需求，所以尋求一種新的有限元分析方法，是隧道裝備開發很重要的一項工作；

而瞬態動力學是一種時域分析，是分析結構在隨時間變化的載荷作用下產生動力響應過程的一種技術。其輸入數據是時間函數的載荷，而輸出數據是隨時間變化的位移或其他輸出量，如應力、應變等。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種基于瞬態動力學的臂架系統有限元分析方法，旨在解決現有臂架系統的靜力學分析方法適用性低，分析結果精準度低的技術問題。

為解決以上技術問題，本發明的技術方案為提供一種基于瞬態動力學的臂架系統有限元分析方法，包括：

搭建三維臂架模型，并對所述三維臂架模型進行特征處理；

對特征處理后的三維臂架模型進行網格劃分，并施加邊界條件，得到臂架有限元模型；

采用接觸算法對所述臂架有限元模型增加額外的壓力自由度；

基于臂架系統的運動狀態，對所述臂架有限元模型進行順序動作驅動設置；

利用有限元求解器對所述臂架有限元模型進行求解計算，得到臂架系統的分析結果。

可選的，所述對所述三維臂架模型進行特征處理，包括：

將所述三維臂架模型中不影響計算的小特征進行刪除處理，包括但不限于刪掉不影響計算的零件、處理剖口、圓角；

對不需要進行受力分析的部件劃分為剛性，對需要進行受力分析的部件劃分為柔性，其中，劃分為剛性的部件，不需要劃分有限元網格。這樣可以大大縮短有限元分析的計算時間。

可選的，所述搭建三維臂架模型，并對所述三維臂架模型進行特征處理之后，還包括：

對所述進行特征處理后的三維臂架模型進行模型分組，包括臂架支座組、基本臂組、二節臂組、三節臂組、前端工作裝置組和油缸組。

可選的，所述對特征處理后的三維臂架模型進行網格劃分，并施加邊界條件，得到臂架有限元模型，包括：

對特征處理后的三維臂架模型進行風險區域預估，

對所述三維臂架模型進行網格劃分，并將預估為風險區域的區域網格進行網格加密處理；

對所述三維臂架模型施加邊界條件，得到臂架有限元模型。

可選的，所述對所述三維臂架模型施加邊界條件，包括：