[发明专利]一种基于分区硬化的装配结合面连接性能均匀性提升方法

权利要求书

1.一种基于分区硬化的装配结合面连接性能均匀性提升方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据拟采用激光器的脉冲激光光斑尺寸D，将装配结合面的待硬化配合面划分为N个子区域N＝P×Q，P、Q为整数；其中，装配结合面采用非均匀一致的分区硬化布局设计；其中，装配结合面采用非均匀一致的分区硬化布局设计具体为：装配结合面包括第一配合面和与第一配合面相匹配的第二配合面，第一配合面上、第二配合面上或第一配合面和第二配合面上同时设计非均匀一致的分区硬化；

第一配合面上、第二配合面上或第一配合面和第二配合面上同时设计非均匀一致的分区硬化的步骤如下：

(1)对装配结合面划分有限元网格，设置材料弹性模量，构建装配结合面接触分析有限元模型；

(2)对装配结合面接触分析有限元模型，执行有限元接触分析，输出配合面上接触压力值和连接刚度值，分别计算接触压力和连接刚度的离散度θ_p和θ_s；

(3)分别计算相邻两个优化迭代步之间接触压力离散度和连接刚度离散度的相对变化率Δ_p和Δ_s；

(4)根据接触压力离散度和连接刚度离散度之间的权重因子c，构建连接性能均匀性优化设计目标函数Δ，则优化设计目标为minΔ；

Δ＝-[c·Δ_p+(1-c)·Δ_s]，c∈[0，1]

(5)判断连接性能均匀性优化设计目标函数Δ，若满足Δ≤ε，或优化迭代步数k满足k≤N，则优化终止，输出并保存材料弹性模量数据；否则，执行步骤(6)；

(6)设置开展分区硬化优化设计的区域，以材料弹性模量作为优化设计变量，设置加速常数因子α和松弛常数因子β，在新的优化迭代步(k+1)中，分区硬化优化设计区域内的材料弹性模量进行优化和更新：

(7)根据步骤(6)获得的材料弹性模量新数值，更新步骤(1)所述的装配结合面有限元模型，执行新的有限元接触分析；

2)若待硬化配合面子区域T内包含有n个有限元网格，有限元网格i区域内的弹性模量为e_i、面积为s_i、硬化厚度为h_i，则得到待硬化配合面子区域T内的当量弹性模量E_T和当量硬化厚度H_T；

3)将待硬化配合面N个子区域的当量弹性模型E_T和当量硬化厚度H_T分别按P×Q的矩阵存储，即[E]_P×Q和[H]_P×Q；根据待硬化配合面N个子区域的材料当量弹性模量和当量硬化厚度，确定脉冲激光的脉冲能量NL、脉冲频率PL和脉宽MK，并分别按P×Q的矩阵存储，即脉冲激光的脉冲能量矩阵[NL]_P×Q、脉冲频率矩阵[PL]_P×Q和脉宽矩阵[MK]_P×Q；

4)将待硬化配合面分区信息矩阵[N]_P×Q、脉冲激光的脉冲能量矩阵[NL]_P×Q、脉冲频率矩阵[PL]_P×Q和脉宽矩阵[MK]_P×Q作为激光冲击强化装备的控制信号或参数，进行分区激光硬化。

2.根据权利要求1所述的一种基于分区硬化的装配结合面连接性能均匀性提升方法，其特征在于，步骤(3)中，相邻两个优化迭代步之间接触压力离散度和连接刚度离散度的相对变化率Δ_p和Δ_s；

其中，式中，为第k迭代步的接触压力离散度，为第k-1迭代步的接触压力离散度；为第k迭代步的接触刚度离散度，为第k-1迭代步的接触刚度离散度。

3.根据权利要求1所述的一种基于分区硬化的装配结合面连接性能均匀性提升方法，其特征在于，步骤(4)中，接触压力离散度和连接刚度离散度之间的权重因子c范围为0≤c≤1。