一种间隙转动副等几何分析接触搜索方法技术

本发明专利技术涉及一种提高间隙转动副动力学特性等几何分析接触搜索效率及其稳定性的方法。针对间隙转动副有限元模型，对接触边界进行NURBS曲线建模及参数化方法，在轴承接触边界设置数值积分点，对于轴承接触边界上的任一积分点，计算积分点与转轴接触边界上每个端点之距离，对比每段曲线两个端点至积分点距离之和，则距离和最小的弧段即为投影点所在接触弧段，由此可将接触搜索量减少至常规算法的四分之一。通过选取投影点所在弧段两端点距积分点距离较短者所对应的参数值作为非线性迭代的初值，提高迭代搜索的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种间隙转动副等几何分析接触搜索方法
本专利技术涉及计算机辅助工程分析，更具体地说，涉及一种用于提高间隙转动副动力学有限元分析过程中接触搜索效率及稳定性的方法，该方法可用于时间推进的工程模拟，以辅助用户在改进工程产品(例如，汽车、飞机、机床、机器人)设计时提高分析效率和稳定性。
技术介绍
由于设计、制造、加工、磨损等因素，机械系统(例如，汽车、飞机、机床、机器人)中的转动副不可避免存在间隙。间隙使得轴承与转轴在相对运动过程中频繁发生接触碰撞，在系统中引入了振动、噪声、磨损等现象，严重影响系统运行精度，缩短系统寿命。有限元是目前计算间隙转动副动力学响应最为详尽、精确的方法。有限元方法主要分为以拉格朗日插值函数等为代表的传统有限元方法和以非均匀有理B样条(NURBS)插值函数等为代表的等几何分析方法。等几何分析相较传统有限元方法，实现了几何精确的有限元模型(尤其是接触边界)，显著缩短了有限元网格划分时间，大大提高了接触力学分析的精度和稳定性。接触搜索是影响接触力学分析效率和稳定性的关键因素，直接决定了后续力学计算是否可行。若采用传统有限元方法，对轴承接触边界上每一积分点，将转轴边界上所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种间隙转动副等几何分析接触搜索方法，其特征在于，所述方法包括步骤：S1：提取轴承接触边界的有限元模型，为每个单元设置高斯积分点；S2：提取转轴接触边界的有限元模型；S3：确定轴承接触边界上任一高斯积分点在转轴接触边界上的投影点所在的接触弧段；S4：确定非线性方程求解的初值；S5：求解非线性方程，计算投影点参数坐标；S6：计算积分点与投影点法向间距，判断接触状态。

【技术特征摘要】
1.一种间隙转动副等几何分析接触搜索方法，其特征在于，所述方法包括步骤：S1：提取轴承接触边界的有限元模型，为每个单元设置高斯积分点；S2：提取转轴接触边界的有限元模型；S3：确定轴承接触边界上任一高斯积分点在转轴接触边界上的投影点所在的接触弧段；S4：确定非线性方程求解的初值；S5：求解非线性方程，计算投影点参数坐标；S6：计算积分点与投影点法向间距，判断接触状态。2.根据权利要求1所述的间隙转动副等几何分析接触搜索方法，其特征在于，所述步骤S1中提取轴承边界的有限元模型包括：使用多个NURBS片对轴承进行建模，轴承接触边界按设定的参数方向根据几何尺寸建立多段NURBS曲线。3.根据权利要求2所述的间隙转动副等几何分析接触搜索方法，其特征在于，使用4个NURBS片对轴承进行建模，轴承接触边界建立4段NURBS曲线，轴承接触边界的每段所述NURBS曲线细分为若干单元。4.根据权利要求1所述的间隙转动副等几何分析接触搜索方法，其特征在于，所述步骤S2中提取转轴接触边界的有限元模型包括：使用多个NURBS片对转轴进行建模，为转轴接触边界按设定的参数方向根据几何尺寸建立多段NURBS曲线。5.根据权利要求3或4所述的间隙转动副等几何分析接触搜索方法，其特征在于，使用5个NURBS片对转轴进行建模，转轴接触边界建立4段NURBS曲线...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮霆，张云清，马冀，吕天启，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42