[发明专利]适用于多体静力接触问题的辅助刚度逼近计算方法及系统

说明书

本发明提供了一种适用于多体静力接触问题的辅助刚度逼近计算方法及系统，包括：步骤1：建立各部件有限元模型；步骤2：根据辅助刚度单元将各接触部件与地面空间进行固连；步骤3：赋予辅助刚度单元刚度，计算位移和应力；步骤4：根据位移和应力，得到位移与刚度的函数以及应力与刚度的函数；步骤5：根据位移与刚度的函数以及应力与刚度的函数，得到无辅助刚度条件下的位移和应力。本发明能够如实反映部件间的接触状态，提高计算结果置信度；有效规避部件自由接触状态下难于收敛的问题，提高接触计算收敛速度，降低接触计算的整体难度；适合多任务同步开展计算，提高仿真效率。

技术领域

本发明涉及仿真计算技术领域，具体地，涉及一种适用于多体静力接触问题的辅助刚度逼近计算方法及系统。

背景技术

工程中的零部件多数是通过机械连接而成为结构的，不同部分之间的力是依靠各部件之间的接触、挤压甚至冲击来传递，在力学中称之为接触问题。接触问题作为一种边界非线性问题广泛存在于土木、机械、航空航天等各学科领域以及实际的工程问题中。在多数情况下，为了进行机械的设计和结构的装配，我们需要比较精确的了解这些构件接触部位上的应力、接触区域的大小以及其他方面的力学指标。因此，研究接触问题具有十分重要的工程实际意义。但在实际计算过程中，由于计算方法的限制，多体静力接触计算往往较难收敛，存在较大的计算难度，为了降低计算难度，多体静力计算中常常将部分部件进行固连处理，从而导致计算结果不准确。

因此，业界需要一种能够如实反映部件实际接触状态，并提高多体静力接触计算收敛速度，降低计算难度的计算方法。

专利文献CN107330158A(申请号：201710426821.5)公开了一种基于局部精细接触模型的轴承径向刚度识别方法，步骤如下：1)建立轴承局部精细接触模型；2)建立轴承整体等效模型；3)分别对两个模型进行静力计算，观察两者的中心点径向位移量；4)以局部精细接触模型的中心点径向位移量为标准，调整整体等效模型弹簧单元的刚度值，使其中心点径向位移量与局部精细接触模型的中心点径向位移量相同，则认为此时弹簧单元总刚度值就是轴承整体在载荷Fr下的径向刚度值；5)改变外载荷Fr大小，得到多组载荷下的识别刚度值，从而拟合出轴承径向刚度随载荷变化的曲线，最终识别得到轴承等效径向刚度变化图；6)设计合理的轴承模态试验方案，验证上述识别刚度的准确性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于多体静力接触问题的辅助刚度逼近计算方法及系统。

根据本发明提供的适用于多体静力接触问题的辅助刚度逼近计算方法，包括：

步骤1：建立各部件有限元模型；

步骤2：根据辅助刚度单元将各接触部件与地面空间进行固连；

步骤3：赋予辅助刚度单元刚度，计算位移和应力；

步骤4：根据位移和应力，得到位移与刚度的函数以及应力与刚度的函数；

步骤5：根据位移与刚度的函数以及应力与刚度的函数，得到无辅助刚度条件下的位移和应力。

优选的，所述步骤2包括：在接触部件和地面空间建立虚拟辅助刚度单元。

优选的，所述步骤3包括：赋予辅助刚度单元刚度K1，完成第1轮计算，得到位移W1和应力S1；

赋予辅助刚度单元刚度K₂，完成第2轮计算，得到位移W₂和应力S₂；

为辅助刚度单元赋予刚度K_n，完成第n轮计算，得到位移W_n和应力S_n；

其中，K₂K₁，K_nK_n-1。