一种仿真推演扭力周数的方法技术

技术编号:46364064 阅读:8 留言:0更新日期:2025-09-15 12:41
本发明专利技术涉及机械疲劳仿真领域,公开了一种仿真推演扭力周数的方法。包括:构建构件三维参数化模型并定义材料疲劳特性;施加含谐波分量的周期性扭转载荷谱;采用应力影响系数矩阵法执行准静态有限元分析,提取多轴应力状态;基于临界平面识别技术计算最大交变剪应力与平均剪应力;通过梯度增强型多轴修正规则转换为单轴等效应力幅;结合S‑N曲线与损伤累积理论计算节点疲劳损伤;当损伤达到阈值时输出失效周数及位置。创新点在于:临界平面与多轴修正技术将预测误差控制在10%内;应力矩阵法实现万次循环级高效仿真,效率提升10倍;集成工艺关联缺陷模型提升风险预警准确率至96%;寿命云图与自动优化闭环缩短研发周期40%。适用于传动轴系可靠性设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械疲劳仿真领域,更具体地说,本专利技术涉及一种仿真推演扭力周数的方法


技术介绍

1、在机械传动系统(如汽车变速箱、风电齿轮箱、航空发动机轴系)的可靠性设计中,扭转载荷作用下的疲劳寿命预测直接影响产品安全性与耐久性。传统物理试验方法需耗费数月时间制作样件并开展台架测试,成本高昂且难以覆盖全工况参数空间。随着计算机仿真技术的发展,基于有限元分析的虚拟疲劳评估成为行业主流解决方案。然而,扭转载荷特有的多轴非比例应力状态与材料微观缺陷的随机分布特性,导致现有仿真方法在预测精度与效率上存在显著局限,亟需开发兼顾工程实用性与科学严谨性的专用扭力寿命推演技术;现有技术存在一定的局限性:

2、1.多轴应力处理机制不完善:

3、主流商用软件(如ansys ncode、fe-safe)采用单轴应力假设或简化的剪应力准则(如tresca准则),未考虑平均剪应力对疲劳极限的抑制效应及临界平面方向的材料各向异性,导致高周疲劳区寿命预测误差普遍超过50%。例如在变速箱花键轴分析中,忽略扭矩均值引起的平均应力影响,造成实际台架试验提前失效。...

【技术保护点】

1.一种仿真推演扭力周数的方法,其特征在于按顺序执行以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种仿真推演扭力周数的方法,其特征在于:所述扭转载荷谱的构建具体包括:生成以基频扭矩波形为主体的基础载荷信号;叠加至少一个高频谐波分量以模拟机械振动干扰;通过包络线控制扭矩幅值的时变波动范围。

3.根据权利要求1所述的一种仿真推演扭力周数的方法,其特征在于:所述准静态应力分析采用应力影响系数矩阵法,具体实现方式为:对模型施加单位基准扭矩载荷,计算全域应力响应基准场;将实际载荷谱分解为多个静态载荷分量;将各分量幅值与对应基准场进行线性加权叠加,生成综合应力分布场。

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【技术特征摘要】

1.一种仿真推演扭力周数的方法,其特征在于按顺序执行以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种仿真推演扭力周数的方法,其特征在于:所述扭转载荷谱的构建具体包括:生成以基频扭矩波形为主体的基础载荷信号;叠加至少一个高频谐波分量以模拟机械振动干扰;通过包络线控制扭矩幅值的时变波动范围。

3.根据权利要求1所述的一种仿真推演扭力周数的方法,其特征在于:所述准静态应力分析采用应力影响系数矩阵法,具体实现方式为:对模型施加单位基准扭矩载荷,计算全域应力响应基准场;将实际载荷谱分解为多个静态载荷分量;将各分量幅值与对应基准场进行线性加权叠加,生成综合应力分布场。

4.根据权利要求1所述的方法一种仿真推演扭力周数的方法,其特征在于:所述关键应力提取步骤进一步包括:基于材料晶体滑移系理论确定易发生疲劳裂纹的临界平面方位;提取该平面上的交变剪应力幅值范围及平均法向应力分量;将提取结果作为多轴应力修正的核心输入参数。

5.根据权利要求1所述的一种仿真推演扭力周数的方法,其特征在于:所述等效应力转换步骤引入应力场梯度修正机制:计算最大剪应力在三维空间中的变化率向量;根据材料对应力集中的敏感特性生成梯度影响因子;利用该因子对等效应力幅值进行局部强化或弱化调整。

6.根据权利要求1所述的一种仿真推演扭力周数的方法,其特征在于:所述材料特...

【专利技术属性】
技术研发人员:王梓丞薛锐顾哲涵刘智新汤睿婷蔡宁王亮李荣
申请(专利权)人:南京钳丞嘉明智能科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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