[发明专利]一种基于动态网格划分的非标零件载荷分析方法及系统

说明书

本发明提出了一种基于动态网格划分的非标零件载荷分析方法及系统，采用固有频率和动态受力分析相结合的方式，考虑到零件所受载荷的情况，对复杂工况的载荷可以采用曲线拟合的方式得到时间和载荷数据，比一般的设计法更贴合实际，不用给零件过多的安全系数，在轻量化的基础上获得高性能的零件，可以有效降低零件的生产成本。通过建立优化零件数据库，在多个零件中筛选出最佳方案，可以做到经济性与零件质量的有机结合。并且零件数据库可以存留作为类似零件设计的参考案例。针对不同形状的零件，采用不同的网格划分方式，保证计算结果的精确可靠。

技术领域

本发明涉及一种基于动态网格划分的非标零件载荷分析方法及系统，属于零件载荷分析领域。

背景技术

随着生产力的发展，个性化定制的零部件逐渐增加，其中非标准零件的运用也越来越广泛。非标件设计过程中，由于缺乏相应的参考依据，为了保证零件的强度，一般会采用较大的安全系数，实际只需10mm厚度就能满足使用要求的零件，用传统的方法设计厚度要达到15甚至20mm，增加了零件的材料和加工成本。非标准零件的形状差异较大，单一的网格划分方式不能满足所有零件的要求，受力分析结果会受到影响。对于某些工作环境复杂，所受载荷多变的零件(如机器人的底座，机床的导轨等)，设计时常采用最大静载荷作用于零件上，对其动态特性考虑不够全面，零件寿命与性能可能达不到技术要求。因此，需要寻找一种高效率的方法来设计出高质量，低成本的零件。

发明内容

发明目的：一个目的是提出一种基于动态网格划分的非标零件载荷分析方法。进一步目的是提出一种实现上述方法的系统。

技术方案：一种基于动态网格划分的非标零件载荷分析方法，包括以下步骤：

步骤1、建立零件模型；

步骤2、划分模型网格；

步骤3、分析固有频率；

步骤4、优化模型参数；

步骤5、动态受力分析。

在进一步的实施例中，所述步骤1进一步包括根据零件的工况初步建立零件模型，定义模型材料，记录模型质量；所述工况包括所受载荷的大小，预留的空间以及环境的温度湿度。

在进一步的实施例中，所述步骤2划分模型网格进一步包括：

步骤2-1a、设定曲面划分的参数域为u、v双向参数域，其中u、v两个参数方向互呈90度；

步骤2-2a、定义样条曲线函数：

其中，C(u)表示曲线上任一点的三维空间坐标，P_i表示节点矢量u上i处的控制点，P_j表示节点矢量v上j处的控制点；N_i，p(u)表示节点矢量u上的样条基函数；N_j，q(v)表示节点矢量v上的样条基函数；

步骤2-3a、基于u、v双向参数域和样条曲线函数建立曲面方程：

式中，P_i，j表示由控制点i、j组成的次矩阵，N_i，p(u)表示节点矢量u上的样条基函数；N_j，q(v)表示节点矢量v上的样条基函数；S(u，v)表示由u、v双向参数域和样条曲线函数建立的曲面空间上的任意一点坐标；n表示节点矢量u的个数，m表示节点矢量v 的个数；

步骤2-4a、确定在该平面域内推进的初始节点，并确定推进方向，以u、v两个参数方向的对角线方向为节点的推进方向，对于曲面上的初始节点P₀＝(x₀，y₀，z₀)，求该初始节点的参数值(u₀，v₀)，定义矢量值函数：