[发明专利]一种SMA绞线的建模与有限元分析方法、系统、设备及介质

说明书

本发明公开了一种SMA绞线的建模与有限元分析方法、系统、设备及介质，绘制中束的中丝与边丝截面，以两截面半径之和绘制螺旋曲线；S2，对中束边丝截面沿螺旋曲线方向进行扫描，对中丝截面进行拉伸；S3，以中束中丝为阵列中心，将边丝沿中丝进行圆周阵列，得到中束模型；S4，重复S1至S3，对边束建模，螺旋曲线方向与中束相反，得到边束模型；S5，以中束为中心，对边束施加弯曲操作使得边束绕中束旋转360°；S6，以中束为阵列中心，对弯曲后的边束进行圆周阵列，完成SMA绞线建模。对于专业知识要求较低，同时能够节约建模时间。

技术领域

本发明属于SMA材料分析领域，涉及一种SMA绞线的建模与有限元分析方法、系统、设备及介质。

背景技术

近些年来，形状记忆合金(shape memory alloy简称SMA)在土木工程的应用越来越广泛。现在SMA材料大多以丝材、棒材等形式应用，而在结构工程中往往需要较大尺寸的SMA元件。SMA绞线能够有效放大丝材的优越性，与棒材相比造价成本更低，结构形式更加灵活。

目前对于SMA绞线的通常采用简化模型进行有限元分析，得到结果与实际具有差异。目前由于绞线结构形式多样，不同绞线的建模方式不同。对于多股绞线来说，常采用参数方程形式进行建模，建模较为困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种SMA绞线的建模与有限元分析方法、系统、设备及介质，对于专业知识要求较低，同时能够节约建模时间。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种SMA绞线的建模方法，包括以下过程：

S1，绘制中束的中丝与边丝截面，以两截面半径之和绘制螺旋曲线；

S2，对中束边丝截面沿螺旋曲线方向进行扫描，对中丝截面进行拉伸；

S3，以中束中丝为阵列中心，将边丝沿中丝进行圆周阵列，得到中束模型；

S4，重复S1至S3，对边束建模，螺旋曲线方向与中束相反，得到边束模型；

S5，以中束为中心，对边束施加弯曲操作使得边束绕中束旋转360°；

S6，以中束为阵列中心，对弯曲后的边束进行圆周阵列，完成SMA绞线建模。

优选的，S1至S6均在SolidWorks中进行。

优选的，S1中，螺旋曲线的高度为绞线的单个捻距，螺旋曲线的圈数为捻距数量。

优选的，S2中，中丝截面的拉伸长度为绞线的单个捻距。

优选的，S3中，圆周阵列次数等于边丝数量。

优选的，S6中，圆周阵列次数等于边束数量。

一种SMA绞线的有限元分析方法，包括以下过程：

S1，将采用上述任意一项所述SMA绞线的建模方法建好的模型导入Workbench中进行模态分析，输入SMA材料本构关系参数，接触方式为绑定，得到最低阶频率；

S2，以step格式导入ABAQUS中进行材料分配，网格划分；

S3，创建显示动力学分析步，以最低阶频率倒数的10倍为分析步时间；

S4，接触采用通用接触，切向采用罚函数计算，法向为硬接触；

S5，施加边界条件，选用位移加载，加载曲线选用Smooth step，完成有限元分析。

一种SMA绞线的建模系统，包括：

螺旋曲线绘制模块，用于绘制中束的中丝与边丝截面，以两截面半径之和绘制螺旋曲线；