[发明专利]基于CAE的铝合金推力杆总成的轻量化设计评价方法

权利要求书

1.一种基于CAE的推力杆总成的轻量化设计评价优化方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、根据减重目标对推力杆总成进行轻量化设计，得到推力杆总成的结构几何模型；所述推力杆总成的各个部件包括杆体(1)、球头(12)、卡簧挡圈(3)、球铰组件(4)；所述球头(12)设置在所述杆体(1)的两端，所述球头(12)内具有卡簧安装槽(13)；在预压装配状态下，所述卡簧挡圈(3)卡设于所述卡簧安装槽(13)内，使得所述卡簧挡圈(3)抵住球铰组件(4)的端面，从而将球铰组件(4)安装于所述球头(12)内；所述球铰组件(4)包括球销(41)，套设于所述球销(41)外侧的球铰橡胶(42)，以及分别盖设于所述球铰橡胶(42)两端的球铰上端盖(43)、球铰下端盖(44)，且所述球销(41)、球铰橡胶(42)、球铰上端盖(43)、球铰下端盖(44)通过硫化结合为一体；

S2、建立一半的总成网格模型：根据所述结构几何模型，以垂直于所述杆体(1)轴向且穿过所述杆体(1)中点的平面作为分割面(A)，将所述结构几何模型分隔为两半，以其中一半建立一半的总成网格模型；且所述球铰橡胶(42)以非预压装配状态下的自由状态建立网格模型；

S3、赋予材料属性：根据所述推力杆总成的各个部件的材料类型，分别赋予材料属性；

S4、建立预压装配状态下的静力学模型：以所述一半的总成网格模型，建立预压装配状态下的静力学模型，计算预压装配状态下的推力杆总成的初始应力分布；

S5、评价推力杆疲劳性能、刚度性能：使用步骤S4的预压装配状态下的静力学模型计算后评价疲劳性能、刚度性能，若疲劳性能、刚度性能任意一项性能不符合设计要求，即为不合格，返回步骤S1；若疲劳性能、刚度性能均符合设计要求，即为合格；

S6、建立完整的总成网格模型：以步骤S2建立的一半的总成网格模型为基础，以所述切割面的中心点为对称中心，旋转180°建立另一半的总成网格模型，从而得到完整的总成网格模型；

S7、赋予材料属性：根据所述推力杆总成的各个部件的材料类型，分别赋予材料属性；

S8、建立预压装配状态下的动力学模型：以完整的所述总成网格模型，建立预压装配状态下的动力学模型，计算预压装配状态下的推力杆总成的初始应力分布；

S9、评价极限工况性能：使用步骤S8的预压装配状态下的动力学模型计算后评价所述推力杆总成的极限工况性能，所述极限工况性能包括强度性能、杆体(1)屈曲性能、卡簧挡圈(3)锁止性能，若所述强度性能、杆体(1)屈曲性能、卡簧挡圈(3)锁止性能中任意一个性能不合格，则为不合格，返回步骤S1；若强度性能、杆体(1)屈曲性能、卡簧挡圈(3)锁止性能均合格，则为合格。

2.根据权利要求1所述的基于CAE的推力杆总成的轻量化设计评价优化方法，其特征在于：所述步骤S3的所述球铰橡胶(42)的材料属性的应变能本构模型类型的确定包括以下步骤：

a、使用与所述球铰橡胶(42)相同的材料制备橡胶试件，由橡胶试件单轴拉伸、平面拉伸和等双轴拉伸试验获取应力-应变曲线数据；

b、将所述应力-应变曲线数据导入有限元分析软件Abaqus的材料属性超弹性模块中，分别使用Ogden、Mooney-Rivlin、Yeoh应变能模型进行拟合，获取相应的本构模型参数；

c、使用相应的本构模型参数，计算Ogden、Mooney-Rivlin、Yeoh应变能模型对应的径向刚度值k₁，k₂，k₃，并与橡胶试件的实测刚度值k计算偏差率，选择偏差率最小的对应的应变能模型，作为所述球铰橡胶(42)的应变能模型。