CN105447232B - 用于橡胶金属复合止挡大变形橡胶分析的网格生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于橡胶金属复合止挡大变形橡胶分析的网格生成方法，包括以下步骤：S1：从橡胶金属复合止挡的三维几何模型中选取剖分的橡胶截面，并确定该橡胶截面具有“口”字形外轮廓；S2：在“口”字形外轮廓中划分“口”字形内轮廓，并确定“口”字形内轮廓与“口”字形外轮廓组成了一个总体轮廓为“回”字形的总体轮廓；S3：将“口”字形内轮廓与“口”字形外轮廓的相邻近顶点各自连接起来，形成一个位于中心的中心区域和分设在中心区域四周的四个外围区域；S4：分别在中心区域和四个外围区域进行网格划分与布局。本发明具有网格在流动变形过程中从较差的网格变成较好的网格、使分析能够顺利完成的优点。

Description

用于橡胶金属复合止挡大变形橡胶分析的网格生成方法

技术领域

本发明涉及大变形橡胶特性分析技术领域，尤其涉及用于橡胶金属复合止挡大变形橡胶分析的网格生成方法。

背景技术

橡胶金属复合止挡属于铁路机车转向架领域，是铁路机车转向架上的橡胶金属复合弹性构件。铁路机车的橡胶金属复合弹性构件涉及到弹性减振性能，因此一般都需要进行性能检测或测试，常规的方法是进行有限元分析或者进行试验测试，而有限元分析的方法由于其成本低耗时少的优势往往被广泛采用，因此现在一般都是利用有限元分析技术对橡胶金属复合弹性构件进行分析；但是在利用有限元技术对橡胶金属复合弹性构件的变形行为进行仿真模拟时，往往会因为橡胶这种特殊材料的超弹性和大变形特性而导致网格过度扭曲畸变，最终分析无法成功收敛而使计算失败。传统采用普通的网格生成方法对橡胶金属复合结构进行分析时，由于普通网格生成方法的局限性，在橡胶大变形过程中，网格的畸变非常严重，当网格畸变过度严重时，分析计算会中止；有时候采用一些有限元分析中的其他辅助型设置技巧，比如接触控制等等可以使分析计算完成。但是无论是由于网格过度畸变导致的分析中止或者是采用其他辅助分析技巧使得分析计算完成，都有一个共同的特点：那就是网格畸变特别严重，网格畸变处的应力应变会产生突变，最终导致应力结果不连续且不真实。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种网格在流动变形过程中从较差的网格变成较好的网格、使分析能够顺利完成的用于橡胶金属复合止挡大变形橡胶分析的网格生成方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于橡胶金属复合止挡大变形橡胶分析的网格生成方法，包括以下步骤：

S1：从橡胶金属复合止挡的三维几何模型中选取剖分的橡胶截面，并确定该橡胶截面具有“口”字形外轮廓；

S2：在“口”字形外轮廓中划分“口”字形内轮廓，并确定“口”字形内轮廓与“口”字形外轮廓组成了一个总体轮廓为“回”字形的总体轮廓；

S3：将“口”字形内轮廓与“口”字形外轮廓的相邻近顶点各自连接起来，形成一个位于中心的中心区域和分设在中心区域四周的四个外围区域；

S4：分别在中心区域和四个外围区域进行网格划分与布局。

作为上述技术方案的进一步改进：

在所述步骤S4中，先在中心区域进行网格划分与布局，再在四个外围区域进行网格划分与布局。

在所述步骤S4中，中心区域和四个外围区域均采用四边形扫略网格进行网格划分与布局。

所述“口”字形外轮廓为等腰梯形。

所述“口”字形内轮廓为矩形。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明用于橡胶金属复合止挡大变形橡胶分析的网格生成方法，其优势在于可以实现橡胶大变形分析中的网格不产生畸变的目的，从而使分析能够顺利地完成，并且分析产生连续和真实的应力，本发明提出的方法克服了现有的橡胶网格生成方法不适用于橡胶的大变形分析并且容易导致橡胶的大变形分析因网格过度畸变无法收敛而计算失败的缺陷和产生不连续且不真实应力的不足。

具体来说，采用本发明提出的“回”字形网格生成方法生成的网格，在四个外围区域的8个角落（远离中心区域的8个角落）处的网格初始状态是接近平行四边形的网格；随着变形和载荷的加大，平行四边形的网格形状慢慢地变成了类似正方形或者类似矩形的四边形网格，即网格在流动变形过程中从较差的网格变成较好的网格，从而可以实现橡胶大变形分析中的网格不产生畸变网格且只产生越来越好的网格的目的，使分析能够顺利地完成。

附图说明

图1是本发明网格生成方法的流程图。

图2是本发明中橡胶金属复合止挡的立体结构示意图。

图3是本发明中橡胶金属复合止挡的径向剖分图。

图4是本发明橡胶截面的“回”字形的总体轮廓示意图。

图5是中心区域和四个外围区域的分布示意图。

图6是中心区域网格划分与布局示意图。

图7是橡胶截面整体网格划分与布局示意图。

图中各标号表示：

1、橡胶截面；2、“口”字形外轮廓；3、“口”字形内轮廓；4、中心区域；5、外围区域；10、橡胶部分；20、金属部分。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例中橡胶金属复合止挡截面呈梯形的中间部分为橡胶部分10，橡胶部分10上下两端的环状部分均为金属部分20。

如图1至图7所示，本实施例的用于橡胶金属复合止挡大变形橡胶分析的网格生成方法，包括以下步骤：

S1：从橡胶金属复合止挡的三维几何模型中选取剖分的橡胶截面1，并确定该橡胶截面1具有“口”字形外轮廓2；

S2：在“口”字形外轮廓2中划分“口”字形内轮廓3，并确定“口”字形内轮廓3与“口”字形外轮廓2组成了一个总体轮廓为“回”字形的总体轮廓；

S3：将“口”字形内轮廓3与“口”字形外轮廓2的相邻近顶点各自连接起来，形成一个位于中心的中心区域4和分设在中心区域四周的四个外围区域5；

S4：分别在中心区域4和四个外围区域5进行网格划分与布局。

本发明用于橡胶金属复合止挡大变形橡胶分析的网格生成方法，其优势在于可以实现橡胶大变形分析中的网格不产生畸变的目的，从而使分析能够顺利地完成，并且分析产生连续和真实的应力，本发明提出的方法克服了现有的橡胶网格生成方法不适用于橡胶的大变形分析并且容易导致橡胶的大变形分析因网格过度畸变无法收敛而计算失败的缺陷和产生不连续且不真实应力的不足。

具体来说，采用本发明提出的“回”字形网格生成方法生成的网格，在四个外围区域的8个角落（远离中心区域的8个角落）处的网格初始状态是接近平行四边形的网格；随着变形和载荷的加大，平行四边形的网格形状慢慢地变成了类似正方形或者类似矩形的四边形网格，即网格在流动变形过程中从较差的网格变成较好的网格，从而可以实现橡胶大变形分析中的网格不产生畸变网格且只产生越来越好的网格的目的，使分析能够顺利地完成。

本实施例中，在步骤S4中，先在中心区域4进行网格划分与布局，再在四个外围区域5进行网格划分与布局，中心区域4和四个外围区域5均采用四边形扫略网格进行网格划分与布局，在其他实施例中也可选用三角形或楔形扫略网格。

本实施例中，“口”字形外轮廓2为等腰梯形，“口”字形内轮廓3为矩形，在其他实施例中，“口”字形外轮廓2和“口”字形内轮廓3也可以是类似于“口”字形的“0”形等环闭轮廓。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，例如本发明的方法除了可以应用在橡胶材料的大变形分析上以外，也可以用在与橡胶材料具有类似变形特性的材料上（例如聚氨酯材料等）。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种用于橡胶金属复合止挡大变形橡胶分析的网格生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：从橡胶金属复合止挡的三维几何模型中选取剖分的橡胶截面（1），并确定该橡胶截面（1）具有“口”字形外轮廓（2）；

S2：在“口”字形外轮廓（2）中划分“口”字形内轮廓（3），并确定“口”字形内轮廓（3）与“口”字形外轮廓（2）组成了一个总体轮廓为“回”字形的总体轮廓；

S3：将“口”字形内轮廓（3）与“口”字形外轮廓（2）的相邻近顶点各自连接起来，形成一个位于中心的中心区域（4）和分设在中心区域四周的四个外围区域（5）；

S4：分别在中心区域（4）和四个外围区域（5）进行网格划分与布局;

其中，所述“口”字形外轮廓（2）为等腰梯形或“0”字形；所述“口”字形内轮廓（3）为矩形或“0”字形。

2.根据权利要求1所述的用于橡胶金属复合止挡大变形橡胶分析的网格生成方法，其特征在于，在所述步骤S4中，先在中心区域（4）进行网格划分与布局，再在四个外围区域（5）进行网格划分与布局。

3.根据权利要求1或2所述的用于橡胶金属复合止挡大变形橡胶分析的网格生成方法，其特征在于，在所述步骤S4中，中心区域（4）和四个外围区域（5）均采用四边形扫略网格进行网格划分与布局。