[发明专利]一种包含过度网格及升角的螺纹六面体网格划分方法

说明书

本发明公开了一种包含过度网格及升角的螺纹六面体网格划分方法。该方法首先构建螺栓螺母三维模型，将其划分为包含螺纹的螺栓实体、包含螺栓头的螺柱实体、螺纹内部螺柱实体、包含螺纹的螺母实体、螺母螺纹外部实体。然后包含以螺纹的螺栓实体和包含螺纹的螺母实体横截面为起点；将相邻进行四边形网格映射成为单螺距的六面体网格，以螺纹内部螺柱实体、螺母螺纹外部实体为对象，进轴向过度网格划分，以螺纹内部螺柱实体横截面为基础进行横向过度网格划分；以包含螺栓头的螺柱实体为对象进行六面体网格划分；将螺栓、螺母的六面体网格节点分别进行连接，得到包含过度网格及升角的螺纹六面体网格。本发明为后处理计算节约时间成本。

技术领域

本发明属于有限元仿真技术领域，具体涉及一种包含过度网格及升角的螺纹六面体网格划分方法。

背景技术

螺纹连接是工程结构中被普遍采用的一种连接方式，有结构简单、拆卸方便、工作可靠等优点。

在机床各部件装配中，螺纹连接应用最为广泛，其连接性能好坏直接影响机床装配质量及加工精度。由于螺纹连接在结构在服役期间夹紧力、摩擦力矩等无法测量，而现有实验设备对螺纹接触面滑移、自松等现象也无法直接测量。因此，利用有限元技术对其进行应力分析、自松弛分析是研究机床转配部件螺纹连接结构松弛效应的必要补充。

对上述问题的解决现有技术方案包括：1)采用对称螺纹进行建模，该方法虽简单，但并不能准确模拟带升角螺纹的应力变化及自松现象；2)在有限元软件中进行参数化建模，该方法较为复杂，需要较高编程功底。

发明内容

本发明的目的在于解决螺纹连接结构有限元模型精度不高，建模过程复杂，及仿真计算消耗时间过长的问题，提出一种包含过度网格及升角的螺纹六面体网格划分方法。具体技术方案如下：

一种包含过度网格及升角的螺纹六面体网格划分方法,包含以下步骤：

S1、依据国家标准GB/T1229-2006计算螺栓螺母几何结构尺寸；

S2、通过Pro/E或Solidworks等三维制图软件构建标准三维模型，将模型导入有限元软件HYPERMESH中，通过solidedit功能将螺纹部分与不含螺纹的部分分割，从而得到包含螺纹的螺栓实体、包含螺栓头的螺柱实体、螺纹内部螺柱实体、包含螺纹的螺母实体、螺母螺纹外部实体；

S3、在有限元软件HYPERMESH中，使用sufaceeditd功能，将包含螺纹的螺栓实体横截面等分成n份，使用2D功能区的ruled功能，将n个区域分别划分出规则的四边形网格，用faces功能将n个区域网格节点连接，包含螺纹的螺母实体进行相同操作；

S4、在有限元软件HYPERMESH中，使用translate功能与rotate功能将二维四边形网格沿轴线进行复制移动尺寸1与旋转尺寸2；复制n次，直到达到单一螺距P的长度，包含螺纹的螺母实体进行相同操作；

S5、在有限元软件HYPERMESH中，使用3D功能区的solidmap功能，将S3、S4中的二维四边形网格映射成六面体网格，包含螺纹的螺母实体进行相同操作；

S6、在有限元软件HYPERMESH中，对网格进行轴向过度，即对螺纹内部螺柱实体表面使用sufaceeditd功能，切分出轴向过度网格辅助圆环面，并在此面重复S3操作，使用lines功能及ruled功能构造轴向过度单元网格，基于过度网格，沿过度圆环面上网格节点映射出六面体过度网格，螺母螺纹外部实体进行相同操作；

S7、在有限元软件HYPERMESH中，对网格进行横向过度，即对螺纹内部螺柱实体表面使用sufaceeditd功能，切分出横向过度网格辅助圆环面，将此圆环面切分成上一层网格数量的1/3，并用2D功能区的automesh功能进行横向过度网格划分，基于横向过度网格使用使用3D功能区的solidmap功能，将其映射为横向过度六面体网格；