申请/专利权人：西安交通大学

申请日：2020-06-29

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN111898290B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2020.11.24#实质审查的生效;2020.11.06#公开

摘要：一种基于界面软硬程度优化的装配体动静态性能提升方法，将拓扑优化设计后的连续弹性模量分布的装配结合面软硬程度布局离散为N个子区域，根据装配结合面的N个子区域的当量弹性模量和当量厚度，根据涂层材料的种类TY得到材料矩阵[TY]P×Q，根据涂层加工方式WA得到加工矩阵[WA]P×Q，根据涂层质量DO得到质量矩阵[MK]P×Q；然后输入表面涂层加工设备，对装配结合面进行分区加工。本发明可以增大结构固有频率，同时使得接触压力更加均匀，有效改善机械装备的动态性能和静态性能，避免服役过程中的共振现象，提高航空发动机、精密机床、高铁等高端装备质量。

主权项：1.一种基于界面软硬程度设计的装配体动静态性能提升方法，其特征在于，包括以下步骤：1将拓扑优化设计后的连续弹性模量分布的装配结合面软硬程度布局离散为N个子区域，N＝P×Q，P、Q为整数；每个子区域T包含n个规则网格，根据第i个网格的弹性模量Ei，横截面积Ai与厚度Hi，获得每个子区域T的当量弹性模量ET，当量厚度HT，其中i＝1,2…n；2根据装配结合面的N个子区域的当量弹性模量和当量厚度，确定装配结合面表面涂层材料的种类TY，涂层加工方式WA与涂层质量DO，根据涂层材料的种类TY得到材料矩阵[TY]P×Q，根据涂层加工方式WA得到加工矩阵[WA]P×Q，根据涂层质量DO得到质量矩阵[MK]P×Q；3将材料矩阵[TY]P×Q、加工矩阵[WA]P×Q和质量矩阵[MK]P×Q作为参数输入表面涂层加工设备，对装配结合面进行分区加工；拓扑优化设计后的连续弹性模量分布的装配结合面软硬程度布局通过以下过程得到：1对于机械装备使用有限元数值进行网格离散化处理，设置材料属性及边界条件，构建有限元数值模型；2计算有限元数值模型的动态性能优化目标函数f＝-W1，设置约束条件D≤Dmax以及Smin≤S≤Smax，根据各个网格的弹性模量值进行网格密度等效，得到等效密度矩阵ρ；其中，W1为最小模态频率，Dmax为最大允许接触压力方差值，Smin、Smax为接触刚度允许最小值、最大值；判定目标函数值是否满足f≤ε或者迭代步数k≤KMAX，若满足，得到拓扑优化设计后的连续弹性模量分布的装配结合面软硬程度布局；若不满足，则进行步骤3；其中，ε为常数，KMAX为最大允许迭代次数；3设置迭代加速因子α＝[αfαDαs]，计算目标函数f对等效密度矩阵ρ的导数接触压力方差D对ρ的导数以及界面连接刚度S对ρ的导数然后进行优化区域有限元网格的等效密度更新；优化区域为有限元数值模型上距离接触面3-5mm的网格区域；4将步骤3更新后的等效密度赋予优化区域中的各个网格，然后进行步骤1。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安交通大学 一种基于界面软硬程度设计的装配体动静态性能提升方法

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