解决齿轮接触分析仿真的方法技术

本发明专利技术涉及一种解决齿轮接触分析仿真的方法，首先，根据初始控制点生成多片初始模型，再将其拼接成为完整模型；进行接触搜索，找出主接触面上一点对应于从接触面上最近投影点这一方法，确定具体接触位置；采用罚函数法对约束条件进行处理，将接触非线性问题转化为材料非线性问题，在势能泛函中增加一个惩罚势能项；推导出接触部分接触刚度矩阵，根据刚度矩阵和位移，计算出所需变量的值；将分析结果采用应力云图显示。本发明专利技术通过多片拼接实现复杂模型构建，并将实际模型与标准模型进行误差比较，证明该模型的准确性；通过推导出的刚度矩阵与位移得到等效应力与接触应力结果，证明该方法对解决齿轮接触分析的可行性。

【技术实现步骤摘要】
解决齿轮接触分析仿真的方法
本专利技术涉及一种CAE分析技术，特别涉及一种齿轮接触问题人CAE分析方法。
技术介绍
计算机技术在近十几年迅猛发展，CAE技术的发展再一次将革新带入了产品流程安排中，以有限元法为核心思想的CAE技术现已运用于多个领域。在机械传动中齿轮应用极其广泛，而齿面损坏是齿轮失效的主要形式，因此齿轮接触分析是齿轮设计的重要手段，当接触部分模型较为复杂时，采用传统有限元法使得计算精度大幅度下降，计算结果较差，这主要是因为在有限元法中用于分析的网格模型是使用拉格朗日边界对原始CAD模型边界进行拟合，而该边界的连续性为C0，使得在描述复杂曲面特别是曲面曲率较大时拟合后的结果与原始CAD模型之间误差非常大，从而导致计算结果的不准确。由此可见，想要提高接触问题的计算精度必须要准确表达出模型的接触边界。随着等几何法的提出，该方法引起了有限元领域专家的广泛重视，它既拥有传统有限元方法的优势，又解决了之前提到的传统有限元方法所存在的问题。在等几何分析中是将有限元分析中的拉格朗日插值基函数用NURBS基函数替代作为形函数，这可使几何模型与用于分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种解决齿轮接触分析仿真的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)观察需要分析的模型，分解模型，将模型分解为常规可表达的单片，通过输入单片控制点以生成单片初始模型，再通过程序使单片的控制点一一编号，将相邻的单片拼接成为完整一片，完成复杂模型构建；/n2)为验证由NURBS构造出的实际齿轮模型是否符合工程计算要求，分别在两齿面上找出横坐标相同的四个点进行对比，根据计算出的横坐标相同点之间的矢量模相对误差，通过该误差大小判断实际模型是否符合工程计算要求；/n3)接触搜索，采用分片式搜索，首先在NURBS模型整体上使用全局搜索算法，判断出哪个或哪几个patch可能会发生接触，然后在判断出的pat...

【技术特征摘要】
1.一种解决齿轮接触分析仿真的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)观察需要分析的模型，分解模型，将模型分解为常规可表达的单片，通过输入单片控制点以生成单片初始模型，再通过程序使单片的控制点一一编号，将相邻的单片拼接成为完整一片，完成复杂模型构建；
2)为验证由NURBS构造出的实际齿轮模型是否符合工程计算要求，分别在两齿面上找出横坐标相同的四个点进行对比，根据计算出的横坐标相同点之间的矢量模相对误差，通过该误差大小判断实际模型是否符合工程计算要求；
3)接触搜索，采用分片式搜索，首先在NURBS模型整体上使用全局搜索算法，判断出哪个或哪几个patch可能会发生接触，然后在判断出的patch上采用局部搜索，采用找出主接触面上一点对应于从接触面上最近投影点并根据距离函数进行状态判断这一方法，确定具体接触位置；
4)，使用罚函数法将约束条件引入系统势能平衡方程，推导出接触力计算公式，根据附加泛函变分形式推导出接触部位接触刚度矩阵的计算公式，并将接触状态的载荷矩阵通过公式表达出来；将接触部位与非接触部位的刚度矩阵进行组装得到系统总刚矩阵，根据Ku＝f即可求出后续所需物理量，K为总体刚度矩阵，u为位移矩阵，f是载荷矩阵；
5)将步骤3)与步骤4)中最近投影搜索和推导出的接触刚度矩阵计算公式在Matlab中编写出来，得到通用的接触问题等几何分析程序，将齿轮模型输入该程序中进行接触分析，得到范式应力分布云图。


2.根据权利要求1所述的解决齿轮接触分析仿真的方法，其特征在于：步骤1)中，将每个轮齿分解为六片简单NURBS曲面片，再通过需要考虑的应力分布输入单片初始控制点以生成单片的初始模型，再通过程序对单片的控制点一一编号，将相邻的两片拼接为一片，得到由六片NURBS曲面片拼接而成的单个轮齿后将该轮齿进行旋转。


3.根据权利要求1所述的解决齿轮接触分析仿真...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙，郝婵娟，林支慨，杨易明，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31