基于灵敏度分析的牵制杆中U形卡爪的优化设计方法技术

本公开提供了一种基于灵敏度分析的牵制杆中U形卡爪的优化设计方法，涉及强度分析技术领域。该优化设计方法包括：以U形卡爪中各部位的尺寸为随机输入变量，以通过各部位的尺寸计算出的最大应力为随机输出变量，基于蒙特卡罗法计算随机输入变量对随机输出变量的灵敏度；根据灵敏度确定各部位中的待优化部位；限定待优化的部位的尺寸范围，选取尺寸范围内的数值，计算与各数值对应的最大应力，并确定与各数值对应的最大应力中的最小值。该优化设计方法能够确定出U形卡爪中各部位的最优尺寸，且能提高U形卡爪的强度。

Optimal Design Method of U-shaped Claw in Tractor Bar Based on Sensitivity Analysis

【技术实现步骤摘要】
基于灵敏度分析的牵制杆中U形卡爪的优化设计方法
本公开涉及强度分析
，尤其涉及一种基于灵敏度分析的牵制杆中U形卡爪的优化设计方法。
技术介绍
近年来，我国航母舰载机发展迅猛，舰载机在航母上起飞时广泛采用弹射起飞方式。在舰载机弹射起飞时，起落架弹射装置的牵制杆起着至关重要的作用。其中，牵制杆中的U形卡爪是牵制杆的关键结构。现有技术中，U形卡爪的各个尺寸的最优值不确定，加工时存在一定的随机性，且U形卡爪的强度较低。所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种基于灵敏度分析的牵制杆中U形卡爪的优化设计方法，能够确定出U形卡爪中各部位的最优尺寸，从而能够提高U形卡爪的强度。为实现上述专利技术目的，本公开采用如下技术方案：根据本公开的一个方面，提供一种基于灵敏度分析的牵制杆中U形卡爪的优化设计方法，包括：以所述U形卡爪各部位的尺寸为随机输入变量，以通过各所述部位的尺寸计算出的最大应力为随机输出变量，基于蒙特卡罗法计算所述随机输入变量对所述随机输出变量的灵敏度；根据所述灵敏度确定各所述部位中的待优化部位；限定所述待优化的部位的尺寸范围，选取所述尺寸范围内的数值，计算与各所述数值对应的最大应力，并确定与各所述数值对应的最大应力中的最小值。在本公开的一种示例性实施例中，各个所述随机输入变量均服从正态分布。在本公开的一种示例性实施例中，通过各所述部位的尺寸计算出最大应力，包括：根据所述U形卡爪的各个部位的初始尺寸，建立所述U形卡爪的三维模型；根据所述三维模型建立有限元模型，并定义所述有限元模型的边界条件，以计算所述U形卡爪的最大应力。在本公开的一种示例性实施例中，根据所述三维模型建立有限元模型，包括：添加所述三维模型的材料属性；选择所述三维模型的网格种类，对所述三维模型进行网格划分，以建立所述有限元模型；在本公开的一种示例性实施例中，定义所述有限元模型的边界条件，包括：对所述有限元模型施加约束；定义所述有限元模型的载荷。在本公开的一种示例性实施例中，所述载荷包括多个大小不同的牵引力；所述计算所述U形卡爪的最大应力，包括：结合各所述部位的初始尺寸，对应地计算出不同所述牵引力下所述U形卡爪的应力极值；比较各所述应力极值，确定所述U形卡爪的最大应力。在本公开的一种示例性实施例中，所述U形卡爪能够与所述牵制杆的牵制端头卡接，且在对所述U形卡爪施加的牵引力达到预设值时，所述U形卡爪能够与所述牵制端头脱离。在本公开的一种示例性实施例中，根据三维模型建立有限元模型，还包括：定义所述卡爪和所述牵制头的接触类型。在本公开的一种示例性实施例中，所述U形卡爪为弹性件。本公开提供的基于灵敏度分析的牵制杆中U形卡爪的优化设计方法，在设计U形卡爪时，通过计算U形卡爪中各部位的尺寸对U形卡爪最大应力的灵敏度确定出待优化部位，在待优化部位的尺寸范围内选取不同数值并确定与各数值对应的最大应力，通过比较各个最大应力即可确定出最大应力的最小值，其中，与最小值相应的数值即为各个待优化部位的最优尺寸。该优化设计方法能够明确U形卡爪的尺寸参数的最优值，且能提高U形卡爪的强度。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本公开实施方式U形卡爪的优化设计方法的流程图。图2为本公开实施方式U形卡爪的示意图。图3为本公开实施方式U形卡爪平面参数的示意图。图4为本公开实施方式U形卡爪网格划分的示意图。图5为本公开实施方式U形卡爪边界条件的示意图。图6为本公开实施方式U形卡爪的位移载荷为10mm对应的应力等值线图及最大应力位置放大图。图7为本公开实施方式U形卡爪各个参数对最大应力的灵敏度示意图。图中：1、U形卡爪；2、牵制端头。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本专利技术将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。本公开提供一种基于灵敏度分析的牵制杆中U形卡爪的优化设计方法，如图1所示，该优化设计方法可以包括以下步骤：步骤S110，以U形卡爪中各部位的尺寸为随机输入变量，以通过各部位的尺寸计算出的最大应力为随机输出变量，基于蒙特卡罗法计算随机输入变量对随机输出变量的灵敏度；步骤S120，根据灵敏度确定各部位中的待优化部位；步骤S130，限定待优化的部位的尺寸范围，选取尺寸范围内的数值，计算与各数值对应的最大应力，并确定与各数值对应的最大应力中的最小值。本公开提供的基于灵敏度分析的牵制杆中U形卡爪的优化设计方法，在设计U形卡爪1时，通过计算U形卡爪1中各部位的尺寸对U形卡爪1最大应力的灵敏度确定出待优化部位，在待优化部位的尺寸范围内选取不同数值并确定与各数值对应的最大应力，通过比较各个最大应力即可确定最大应力的最小值，其中，与最小值相应的数值即为各个待优化部位的最优尺寸。该优化设计方法能够明确U形卡爪1的尺寸参数的最优值，且能提高U形卡爪1的强度。下面结合附图对本公开实施方式提供的U形卡爪的优化设计方法进行详细说明：在步骤S110中，以U形卡爪中各部位的尺寸为随机输入变量，以通过各部位的尺寸计算出的最大应力为随机输出变量，基于蒙特卡罗法计算随机输入变量对随机输出变量的灵敏度。该U形卡爪1可以是单个零件或由多个零件组装成的装配体，装配体中各个零件的装配关系在此不作特殊限定。同样，U形卡爪1中各部位的尺寸也不作特殊限定。举例而言，该U形卡爪1可以是舰载机起落架弹射装置中牵制杆中卡接件，且U形卡爪1和牵制杆的牵制端头2卡接，如图2所示，在U形卡爪1受到的牵引力达到预设值时，U形卡爪1和牵制端头2脱离，进而为舰载机滑跑提供助推力。因为U形卡爪1和牵制端头2会脱离，所以U形卡爪1为弹性件。本公开提供的基于灵敏度分析的牵制杆中U形卡爪的优化设计方法，首先要基于U形卡爪1中各部位的尺寸对U形卡爪1进行应力计算，以确定U形卡爪1的最大应力，并确定出该最大应力在U形卡爪上1的具体部位。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于灵敏度分析的牵制杆中U形卡爪的优化设计方法，其特征在于，所述优化设计方法包括：以所述U形卡爪各部位的尺寸为随机输入变量，以通过各所述部位的尺寸计算出的最大应力为随机输出变量，基于蒙特卡罗法计算所述随机输入变量对所述随机输出变量的灵敏度；根据所述灵敏度确定各所述部位中的待优化部位；限定所述待优化的部位的尺寸范围，选取所述尺寸范围内的数值，计算与各所述数值对应的最大应力，并确定与各所述数值对应的最大应力中的最小值。

【技术特征摘要】
1.一种基于灵敏度分析的牵制杆中U形卡爪的优化设计方法，其特征在于，所述优化设计方法包括：以所述U形卡爪各部位的尺寸为随机输入变量，以通过各所述部位的尺寸计算出的最大应力为随机输出变量，基于蒙特卡罗法计算所述随机输入变量对所述随机输出变量的灵敏度；根据所述灵敏度确定各所述部位中的待优化部位；限定所述待优化的部位的尺寸范围，选取所述尺寸范围内的数值，计算与各所述数值对应的最大应力，并确定与各所述数值对应的最大应力中的最小值。2.根据权利要求1所述的优化设计方法，其特征在于，各个所述随机输入变量均服从正态分布。3.根据权利要求1所述的优化设计方法，其特征在于，通过各所述部位的尺寸计算出最大应力，包括：根据所述U形卡爪的各部位的初始尺寸，建立所述U形卡爪的三维模型；根据所述三维模型建立有限元模型，并定义所述有限元模型的边界条件，以计算所述U形卡爪的最大应力。4.根据权利要求3所述的优化设计方法，其特征在于，根据所述三维模型建立有限元模型，包括：添加...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，李树琪，岳珠峰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61