光电旋转连接器的磨损仿真分析方法、系统、介质及设备技术方案

本发明专利技术提供了一种光电旋转连接器的磨损仿真分析方法、系统、介质及设备，包括：步骤S1：将光电旋转连接器中刷丝与刷环的磨损简化为刚体对变形体的摩擦，基于刚体对变形体的摩擦建立仿真模型；步骤S2：将连续的磨损过程分解为每一帧离散磨损过程；步骤S3：设置仿真模型的材料属性、相互作用以及载荷与约束，初始化仿真模型，利用Abaqus平台模拟刷环与刷丝之间的接触磨损；步骤S4：将模拟刷环与刷丝之间的接触磨损与相同条件下实际接触磨损相比较，优化仿真模型，基于连续的磨损不断迭代，得到优化后的仿真模型，利用优化后的仿真模型离散地模拟刷环与刷丝之间的接触磨损。模拟刷环与刷丝之间的接触磨损。模拟刷环与刷丝之间的接触磨损。

【技术实现步骤摘要】
光电旋转连接器的磨损仿真分析方法、系统、介质及设备


[0001]本专利技术涉及仿真
，具体地，涉及光电旋转连接器的磨损仿真分析方法、系统、介质及设备。

技术介绍

[0002]光电旋转连接器在工作状态下，随着刷环转动，刷丝与刷环V型槽内发生磨损，通常而言，研究磨损需要通过试制样件，并模拟实际工作时的工况进行大量的重复试验。采用实验方式研究磨损，其数据可靠，但是需要耗费大量试验样件。若采用有限元方法进行仿真，则可以不限次数，以几乎零成本的方式进行仿真，其缺点是由于模型、约束、载荷、网格、磨损理论的原因，仿真结果可能与实际情况偏差较大。因此，可将实验与仿真二者结合，兼顾两者的优点。
[0003]现有的有限元分析软件大多缺少原生的磨损仿真功能，必须要通过二次开发来建立磨损模型。磨损的机理较为复杂，现有较为通用的理论模型主要是Archard磨损模型，该理论由Archard等人于1953年首次提出，并在之后的数十年间得到完善，并运用到有限元平台中求解，如李聪波等在《机械工程学报》(2016,52(15):106
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113)的论文“基于Archard模型的机床导轨磨损模型及有限元分析”中提出了一种基于Archard模型与有限元模拟试验的机床导轨磨损分析方法，并使用ANSYS平台进行了模拟试验；常凯在《液压与气动》(2018(02):98
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103)的论文“基于ANSYS的O形密封圈磨损仿真方法研究“中使用ANSYS对O型密封圈的磨损进行了仿真，通过编程的方式解决了ANSYS平台难以模拟磨损时材料的损耗的问题；Abaqus作为另一种常用的有限元平台，支持调用用户子程序进行二次开发，实现磨损仿真的功能，如Bose和Ramkumar在《Proceedings of the Inst itut ion of Mechanical Engineers》(2019；233(10):1446
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1463)的论文“Finite element method based sl iding wear prediction of steel
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on
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steel contacts using extrapolat ion techniques”中，采用了Abaqus平台的Umeshmot ion用户子程序及Arbitrary Lagrangian
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Eulerian方法进行了磨损仿真，并与实验相互验证；吕娜在《机床与液压》的论文“基于ABAQUS有限元仿真的硬质合金刀具磨损机制研究”使用Abaqus建立了硬质合金刀具车削的有限元模型，对刀具的磨损进行了仿真。
[0004]然而，总的来说，磨损仿真由于工况复杂，仿真时常常因为各种因素而导致分析不收敛，因此需要根据具体案例，对仿真模型和方法做出一定的改进。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种光电旋转连接器的磨损仿真分析方法、系统、介质及设备。
[0006]根据本专利技术提供的一种光电旋转连接器的磨损仿真分析方法，包括：
[0007]步骤S1：将光电旋转连接器中刷丝与刷环的磨损简化为刚体对变形体的摩擦，基于刚体对变形体的摩擦建立仿真模型；
[0008]步骤S2：将连续的磨损过程分解为每一帧离散磨损过程；
[0009]步骤S3：设置仿真模型的材料属性、相互作用以及载荷与约束，初始化仿真模型，利用Abaqus平台模拟刷环与刷丝之间的接触磨损；
[0010]步骤S4：将模拟刷环与刷丝之间的接触磨损与相同条件下实际接触磨损相比较，优化仿真模型，基于连续的磨损不断迭代，得到优化后的仿真模型，利用优化后的仿真模型离散地模拟刷环与刷丝之间的接触磨损。
[0011]优选地，所述仿真模型包括：将刷丝设为变形体，刷环设为离散刚体；或，将刷环设为变形体，刷丝设为刚体。
[0012]优选地，所述初始化仿真模型采用：基于设置的仿真模型的材料属性、相互作用以及载荷与约束预测仿真模型系数并对仿真模型进行初始化；或，在相同材料属性、相互作用以及载荷与约束条件下获取仿真模型系数，对仿真模型进行初始化。
[0013]优选地，所述仿真模型是使用Umeshmotion子程序，根据Archard磨损理论得出每个分析布的节点磨损量。
[0014]根据本专利技术提供的一种光电旋转连接器的磨损仿真分析系统，包括：
[0015]模块M1：将光电旋转连接器中刷丝与刷环的磨损简化为刚体对变形体的摩擦，基于刚体对变形体的摩擦建立仿真模型；
[0016]模块M2：将连续的磨损过程分解为每一帧离散磨损过程；
[0017]模块M3：设置仿真模型的材料属性、相互作用以及载荷与约束，初始化仿真模型，利用Abaqus平台模拟刷环与刷丝之间的接触磨损；
[0018]模块M4：将模拟刷环与刷丝之间的接触磨损与相同条件下实际接触磨损相比较，优化仿真模型，基于连续的磨损不断迭代，得到优化后的仿真模型，利用优化后的仿真模型离散地模拟刷环与刷丝之间的接触磨损。
[0019]优选地，所述仿真模型包括：将刷丝设为变形体，刷环设为离散刚体；或，将刷环设为变形体，刷丝设为刚体。
[0020]优选地，所述初始化仿真模型采用：基于设置的仿真模型的材料属性、相互作用以及载荷与约束预测仿真模型系数并对仿真模型进行初始化；或，在相同材料属性、相互作用以及载荷与约束条件下获取仿真模型系数，对仿真模型进行初始化。
[0021]优选地，所述仿真模型是使用Umeshmotion子程序，根据Archard磨损理论得出每个分析布的节点磨损量。
[0022]根据本专利技术提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的方法的步骤。
[0023]根据本专利技术提供的一种光电旋转连接器的磨损仿真分析设备，包括：控制器；
[0024]所述控制器包括上述所述的存储有计算机程序的计算机可读存储介质，或者，所述控制器包括上述所述的光电旋转连接器的磨损仿真分析系统。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0026]1、本专利技术将磨损仿真问题简化为了刚体对变形体的摩擦，避免了互相磨损的两个部件均为变形体时计算难以收敛的问题；
[0027]2、本专利技术使用了Umeshmotion子程序，根据Archard磨损理论得出每个分析布的节点磨损量，解决了Abaqus无原生磨损仿真的问题；
[0028]3、本专利技术将连续的磨损过程简化为每一个分析步为一帧的离散的磨损过程，使得分析更为简单可行；
[0029]4、将接触面的切向形为定义为无摩擦，极大地降低了计算量，提高了分析收敛的可能性。
附图说明
[0030]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0031]图1是简化前的刷环模型图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电旋转连接器的磨损仿真分析方法，其特征在于，包括：步骤S1：将光电旋转连接器中刷丝与刷环的磨损简化为刚体对变形体的摩擦，基于刚体对变形体的摩擦建立仿真模型；步骤S2：将连续的磨损过程分解为每一帧离散磨损过程；步骤S3：设置仿真模型的材料属性、相互作用以及载荷与约束，初始化仿真模型，利用Abaqus平台模拟刷环与刷丝之间的接触磨损；步骤S4：将模拟刷环与刷丝之间的接触磨损与相同条件下实际接触磨损相比较，优化仿真模型，基于连续的磨损不断迭代，得到优化后的仿真模型，利用优化后的仿真模型离散地模拟刷环与刷丝之间的接触磨损。2.根据权利要求1所述的光电旋转连接器的磨损仿真分析方法，其特征在于，所述仿真模型包括：将刷丝设为变形体，刷环设为离散刚体；或，将刷环设为变形体，刷丝设为刚体。3.根据权利要求1所述的光电旋转连接器的磨损仿真分析方法，其特征在于，所述初始化仿真模型采用：基于设置的仿真模型的材料属性、相互作用以及载荷与约束预测仿真模型系数并对仿真模型进行初始化；或，在相同材料属性、相互作用以及载荷与约束条件下获取仿真模型系数，对仿真模型进行初始化。4.根据权利要求1所述的光电旋转连接器的磨损仿真分析方法，其特征在于，所述仿真模型是使用Umeshmotion子程序，根据Archard磨损理论得出每个分析布的节点磨损量。5.一种光电旋转连接器的磨损仿真分析系统，其特征在于，包括：模块M1：将光电旋转连接器中刷丝与刷环的磨损简化为刚体对变形体的摩擦，基于刚体对变形体的摩擦建立仿真模型；模块M2：将连续的...

【专利技术属性】
技术研发人员：厉世益，卜王辉，周子锐，朱昌德，袁琪，孙媛媛，褚强，
申请(专利权)人：中国兵器装备集团上海电控研究所，
类型：发明
国别省市：