CN113139250A - 哥林柱疲劳寿命预测方法、装置、设备及计算机可读介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种哥林柱疲劳寿命预测方法、装置、设备及计算机可读介质。该方法包括:获取目标哥林柱的有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱,有限元分析结果为通过有限元分析模型简化目标哥林柱的特征并进行有限元静力学分析得到的,目标关系曲线为目标哥林柱在实际工况中所承受的应力幅水平与目标哥林柱的材料在应力幅水平下发生疲劳破坏时所经历应力循环次数的关系曲线;将有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱按照预设配置输入疲劳寿命预测模型,得到疲劳寿命预测模型输出的目标哥林柱的疲劳寿命预测结果。本申请解决了对哥林柱的疲劳寿命分析不准确的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及高端制造装备技术领域,尤其涉及一种哥林柱疲劳寿命预测方法、装置、设备及计算机可读介质。
背景技术
全电动注塑机属于高端制造装备,在实际应用中,必须具有较好的稳定性和较低的故障率,即注塑机应该具有较高的使用寿命。全电动注塑机在开合模的过程中,所产生的锁模力主要由哥林柱来承受锁模载荷,哥林柱在实际工况中容易产生疲劳损伤,导致其结构破坏失效,从而增加了设备的故障率。
目前,相关技术中,可以采用实验方法对哥林柱进行疲劳寿命的分析设计,但由于哥林柱结构尺寸较大,且实际锁模工况较为复杂,导致实验方法成本较高,周期较长。且普通的疲劳寿命分析方法不仅无法施加真实的载荷历程,导致数学模型不准确,无法对模型材料及分析方法进行修正,导致分析结果具有较低的参考价值。
针对对哥林柱的疲劳寿命分析不准确的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请提供了一种哥林柱疲劳寿命预测方法、装置、设备及计算机可读介质,以解决对哥林柱的疲劳寿命分析不准确的技术问题。
根据本申请实施例的一个方面,本申请提供了一种哥林柱疲劳寿命预测方法,包括:
获取目标哥林柱的有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱,有限元分析结果为通过有限元分析模型简化目标哥林柱的特征并进行有限元静力学分析得到的,目标关系曲线为目标哥林柱在实际工况中所承受的应力幅水平与目标哥林柱的材料在应力幅水平下发生疲劳破坏时所经历应力循环次数的关系曲线,实际工况载荷谱用于模拟在实际开合模过程中目标哥林柱所受载荷的时间历程;
将有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱按照预设配置输入疲劳寿命预测模型,得到疲劳寿命预测模型输出的目标哥林柱的疲劳寿命预测结果。
可选地,获取目标哥林柱的有限元分析结果之前,所述方法还包括按照如下方式利用有限元分析模型对目标哥林柱进行有限元静力学分析得到有限元分析结果:
利用有限元分析模型配置目标哥林柱的材料参数,并将目标哥林柱划分为多个区域,材料参数包括目标材料的弹性模量、泊松比、密度、拉伸极限强度、屈服强度、形状系数以及表面加工精度中的至少一种;
固定目标哥林柱的第一目标区域,并对第二目标区域施加锁模力载荷,使得有限元分析模型根据所施加的锁模力载荷和材料参数确定目标哥林柱的位移场分析结果和应力场分析结果,有限元分析结果包括位移场分析结果和应力场分析结果中的至少一个。
可选地,通过有限元分析模型简化目标哥林柱的特征包括:
剔除第一目标区域和第二目标区域的特征;
和/或,
删除目标哥林柱中的不在位移场分析结果和应力场分析结果的计算区域的倒角、圆角以及孔洞中的至少一种。
可选地,获取目标哥林柱的所述目标关系曲线之前,所述方法还包括按照如下方式修正目标哥林柱的目标关系曲线:
利用为目标哥林柱配置的第一材料参数确定目标关系曲线的估算曲线,第一材料参数包括弹性模量、泊松比、拉伸极限强度、屈服强度以及密度中的至少一种;
利用对目标哥林柱配置的第二材料参数修正估算曲线,第二材料参数包括形状系数、表面加工精度以及热处理工艺参数中的至少一种;
在估算曲线的准确度大于目标阈值的情况下,将当前估算曲线确定为目标关系曲线。
可选地,获取目标哥林柱的实际工况载荷谱包括:
确定目标哥林柱待配置的目标注塑机;
利用目标注塑机在开合模过程中的实际工况参数确定目标哥林柱所承受的锁模载荷参数;
利用锁模载荷参数绘制目标哥林柱的实际工况载荷谱。
可选地,将有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱按照预设配置输入疲劳寿命预测模型,得到疲劳寿命预测模型输出的目标哥林柱的疲劳寿命预测结果包括:
在疲劳寿命预测模型中将应力组合方式配置为最大主应力,以获取有限元分析结果中按照最大主应力计算的位移场分析结果和应力场分析结果;
在目标关系曲线所指示的各个载荷周期中叠加实际工况载荷谱与位移场分析结果和应力场分析结果的乘积,得到目标哥林柱在当前工况下随时间变化的应力载荷谱;
利用应力载荷谱确定在各个载荷周期中目标哥林柱的疲劳损伤值;
利用疲劳损伤值确定目标哥林柱的预测使用寿命。
可选地,利用疲劳损伤值确定目标哥林柱的预测使用寿命之后,所述方法还包括:
在目标哥林柱的预测使用寿命小于目标注塑机的服役时长的情况下,调整为目标哥林柱配置的材料参数,直至目标哥林柱的预测使用寿命大于或等于目标注塑机的服役时长。
根据本申请实施例的另一方面,本申请提供了一种哥林柱疲劳寿命预测装置,包括:
获取模块,用于获取目标哥林柱的有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱,有限元分析结果为通过有限元分析模型简化目标哥林柱的特征并进行有限元静力学分析得到的,目标关系曲线为目标哥林柱在实际工况中所承受的应力幅水平与目标哥林柱的材料在应力幅水平下发生疲劳破坏时所经历应力循环次数的关系曲线,实际工况载荷谱用于模拟在实际开合模过程中目标哥林柱所受载荷的时间历程;
预测模块,用于将有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱按照预设配置输入疲劳寿命预测模型,得到疲劳寿命预测模型输出的目标哥林柱的疲劳寿命预测结果。
根据本申请实施例的另一方面,本申请提供了一种电子设备,包括存储器、处理器、通信接口及通信总线,存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序,存储器、处理器通过通信总线和通信接口进行通信,处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。
根据本申请实施例的另一方面,本申请还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质,程序代码使处理器执行上述的方法。
本申请实施例提供的上述技术方案与相关技术相比具有如下优点:
本申请技术方案为获取目标哥林柱的有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱,有限元分析结果为通过有限元分析模型简化目标哥林柱的特征并进行有限元静力学分析得到的,目标关系曲线为目标哥林柱在实际工况中所承受的应力幅水平与目标哥林柱的材料在应力幅水平下发生疲劳破坏时所经历应力循环次数的关系曲线,实际工况载荷谱用于模拟在实际开合模过程中目标哥林柱所受载荷的时间历程;将有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱按照预设配置输入疲劳寿命预测模型,得到疲劳寿命预测模型输出的目标哥林柱的疲劳寿命预测结果。本申请技术方案通过疲劳分析计算理论,对全电动注塑机哥林柱在实际工况下搭建其动态疲劳寿命分析流程,并采用多种理论方法对哥林柱S-N曲线及求解计算方法进行修正,来保证哥林柱疲劳寿命的预测结果的准确性与可靠性,解决了对哥林柱的疲劳寿命分析不准确的技术问题。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案,下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本申请实施例提供的一种可选的哥林柱疲劳寿命预测方法硬件环境示意图;
图2为根据本申请实施例提供的一种可选的哥林柱疲劳寿命预测方法流程图;
图3为根据本申请实施例提供的一种可选的哥林柱结构简图;
图4为根据本申请实施例提供的一种可选的哥林柱材料S-N曲线图;
图5为根据本申请实施例提供的一种可选的哥林柱实际工况载荷谱;
图6为根据本申请实施例提供的一种可选的哥林柱疲劳寿命示意图;
图7为根据本申请实施例提供的一种可选的哥林柱疲劳损伤示意图;
图8为根据本申请实施例提供的一种可选的哥林柱疲劳寿命预测系统操作界面示意图;
图9为根据本申请实施例提供的一种可选的哥林柱疲劳寿命预测装置框图;
图10为本申请实施例提供的一种可选的电子设备结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
在后续的描述中,使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明,其本身并没有特定的意义。因此,“模块”与“部件”可以混合地使用。
相关技术中,可以采用实验方法对哥林柱进行疲劳寿命的分析设计,但由于哥林柱结构尺寸较大,且实际锁模工况较为复杂,导致实验方法成本较高,周期较长。且普通的疲劳寿命分析方法不仅无法施加真实的载荷历程,导致数学模型不准确,无法对模型材料及分析方法进行修正,导致分析结果具有较低的参考价值。
为了解决背景技术中提及的问题,根据本申请实施例的一方面,提供了一种哥林柱疲劳寿命预测方法的实施例。本申请技术方案通过疲劳分析计算理论,对全电动注塑机哥林柱在实际工况下搭建其动态疲劳寿命分析流程,并采用多种理论方法对哥林柱S-N曲线及求解计算方法进行修正,来保证哥林柱疲劳寿命的预测结果的准确性与可靠性。进一步的,本申请还可以依据所预测的疲劳损伤及疲劳寿命结果,对哥林柱的结构尺寸进行优化,对哥林柱所选择的材料、加工热处理方式提出指导参考,从而避免因设计过剩而增加整机成本。
可选地,在本申请实施例中,上述方法可以应用于如图1所示的由终端101和服务器103所构成的硬件环境中。如图1所示,服务器103通过网络与终端101进行连接,可用于为终端或终端上安装的客户端提供服务,可在服务器上或独立于服务器设置数据库105,用于为服务器103提供数据存储服务,上述网络包括但不限于:广域网、城域网或局域网,终端101包括但不限于PC、手机、平板电脑等。
本申请实施例中的一种方法可以由服务器103来执行,还可以是由服务器103和终端101共同执行,如图2所示,该方法可以包括以下步骤:
步骤S202,获取目标哥林柱的有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱,有限元分析结果为通过有限元分析模型简化目标哥林柱的特征并进行有限元静力学分析得到的,目标关系曲线为目标哥林柱在实际工况中所承受的应力幅水平与目标哥林柱的材料在应力幅水平下发生疲劳破坏时所经历应力循环次数的关系曲线,实际工况载荷谱用于模拟在实际开合模过程中目标哥林柱所受载荷的时间历程。
本申请实施例中,有限元分析(FEA,Finite Element Analysis)是利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。利用简单而又相互作用的元素(即单元),就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解,在本申请实施例中,相当于对哥林柱进行简化处理,去掉模型当中对计算结果没有影响的特征。有限元分析是将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成,对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解,然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件),从而得到问题的解,在本实施例中,有限元可以是哥林柱的材料参数,如42CrMo的弹性模量、泊松比,密度参数等,求解的问题是哥林柱的疲劳寿命。
本申请实施例中,哥林柱的目标关系曲线为哥林柱材料的S-N曲线。S-N曲线表示哥林柱在实际工况中所承受的应力幅水平与材料在该应力幅下发生疲劳破坏时所经历应力循环次数的关系曲线。
本申请实施例中,哥林柱的实际工况载荷谱是对注塑机实际工况提取出哥林柱的载荷谱来模拟实际开合模过程中哥林柱所受载荷时间历程。
步骤S204,将有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱按照预设配置输入疲劳寿命预测模型,得到疲劳寿命预测模型输出的目标哥林柱的疲劳寿命预测结果。
本申请实施例中,将有限元分析结果、哥林柱材料的S-N曲线以及哥林柱的实际工况载荷谱输入到疲劳寿命预测模型,得到的输出结果是哥林柱的疲劳寿命预测结果,可以包括疲劳损伤值和使用寿命预测值。
采用本申请技术方案,通过疲劳分析计算理论,对全电动注塑机哥林柱在实际工况下搭建其动态疲劳寿命分析流程,并采用多种理论方法对哥林柱S-N曲线及求解计算方法进行修正,来保证哥林柱疲劳寿命的预测结果的准确性与可靠性。进一步的,本申请还可以依据所预测的疲劳损伤及疲劳寿命结果,对哥林柱的结构尺寸进行优化,对哥林柱所选择的材料、加工热处理方式提出指导参考,从而避免因设计过剩而增加整机成本。
可选地,获取目标哥林柱的有限元分析结果之前,所述方法还包括按照如下方式利用有限元分析模型对目标哥林柱进行有限元静力学分析得到有限元分析结果:
利用有限元分析模型配置目标哥林柱的材料参数,并将目标哥林柱划分为多个区域,材料参数包括目标材料的弹性模量、泊松比、密度、拉伸极限强度、屈服强度、形状系数以及表面加工精度中的至少一种;
固定目标哥林柱的第一目标区域,并对第二目标区域施加锁模力载荷,使得有限元分析模型根据所施加的锁模力载荷和材料参数确定目标哥林柱的位移场分析结果和应力场分析结果,有限元分析结果包括位移场分析结果和应力场分析结果中的至少一个。
本申请实施例中,哥林柱的结构简图如图3所示,实际的注塑机有四根哥林柱,在合模工况时一起承受锁模力载荷,在哥林柱前端联接螺纹区施加固定约束,对调模传动螺纹区施加1/4锁模力载荷即可进行求解,获取哥林柱的准确位移场及应力场结果。具体的,对哥林柱进行有限元分析的具体步骤是:首先对哥林柱进行材料参数赋予,包括42CrMo的弹性模量、泊松比,密度参数,然后对哥林柱进行有限元网格划分,如图3所示,1为前端联接螺纹区,2为卸荷区1,3为卸荷区2,4为调模传动螺纹区。在哥林柱前端联接螺纹区施加固定约束,对调模传动螺纹区施加1/4锁模力载荷即可进行求解,获取哥林柱的准确位移场及应力场结果。上述第一目标区域为哥林柱前端联接螺纹区,第二目标区域为调模传动螺纹区。
可选地,通过有限元分析模型简化目标哥林柱的特征包括:
剔除第一目标区域和第二目标区域的特征;
和/或,
删除目标哥林柱中的不在位移场分析结果和应力场分析结果的计算区域的倒角、圆角以及孔洞中的至少一种。
本申请实施例中,由于在实际工况中哥林柱发生疲劳损伤而导致断裂的部位为中间区及卸荷区,因此在哥林柱有限元模型中对其前端联接螺纹区(第一目标区域)及调模传动螺纹区(第二目标区域)的螺纹特征进行简化或剔除,还可以去掉对计算结果没有影响的倒角、圆角及孔,以使得有限元分析模型在根据所施加的所述锁模力载荷和所述材料参数确定所述目标哥林柱的位移场分析结果和应力场分析结果时,排除第一目标区域和第二目标区域的特征以及倒角、圆角、孔对上述结果的影响。
可选地,获取目标哥林柱的所述目标关系曲线之前,所述方法还包括按照如下方式修正目标哥林柱的目标关系曲线:
利用为目标哥林柱配置的第一材料参数确定目标关系曲线的估算曲线,第一材料参数包括弹性模量、泊松比、拉伸极限强度、屈服强度以及密度中的至少一种;
利用对目标哥林柱配置的第二材料参数修正估算曲线,第二材料参数包括形状系数、表面加工精度以及热处理工艺参数中的至少一种;
在估算曲线的准确度大于目标阈值的情况下,将当前估算曲线确定为目标关系曲线。
本申请实施例中,理想材料的S-N曲线是固定。理想材料的条件是这种材料没有经过热处理等工艺。然而在实际应用中,哥林柱的切口及加工处有极高的粗糙度要求,因此哥林柱需要经过调质处理,表面形状进行电镀处理等,由此不可避免地会改变材料的S-N曲线,因此需要根据材料所受到的处理修正材料的S-N曲线,或重新进行实验获取材料的S-N曲线。根据材料所受到的处理修正材料的S-N曲线的步骤可以是:首先根据哥林柱42CrMo的弹性模量、泊松比、拉伸极限强度、屈服强度、密度(即第一材料参数)估算出其S-N曲线(即估算曲线),再根据哥林柱的形状系数,表面加工精度和热处理工艺参数(第二材料参数)计算得到的修正系数对其估算曲线进行修正,得到准确的S-N曲线。修正系数K为:
K=(Ktreatment)×(Ks apefacter)×(Kroug ness)
其中Ktreament为热处理工艺参数,Kshapefactor为形状系数,Kroughness为表面加工精度(也即粗糙度系数),这三个参数可以通过查材料手册获得。
最终得到的哥林柱材料的S-N曲线可以如图4所示。
可选地,获取目标哥林柱的实际工况载荷谱包括:
确定目标哥林柱待配置的目标注塑机;
利用目标注塑机在开合模过程中的实际工况参数确定目标哥林柱所承受的锁模载荷参数;
利用锁模载荷参数绘制目标哥林柱的实际工况载荷谱。
本申请实施例中,只通过有限元静力学分析得到的只是疲劳寿命估算值,要想得到更为准确的预测寿命,还需要对注塑机实际工况提取出哥林柱的载荷谱来模拟实际开合模过程中哥林柱所受载荷时间历程,如图5所示,0-2s表示正在合模工况中,哥林柱所承受载荷逐渐增大,2-6s表示正在合模完成处于锁模保压工况,此时哥林柱所受载荷最大,6-8s为完成开模状态,哥林柱不承受载荷。
可选地,将有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱按照预设配置输入疲劳寿命预测模型,得到疲劳寿命预测模型输出的目标哥林柱的疲劳寿命预测结果包括:
在疲劳寿命预测模型中将应力组合方式配置为最大主应力,以获取有限元分析结果中按照最大主应力计算的位移场分析结果和应力场分析结果;
在目标关系曲线所指示的各个载荷周期中叠加实际工况载荷谱与位移场分析结果和应力场分析结果的乘积,得到目标哥林柱在当前工况下随时间变化的应力载荷谱;
利用应力载荷谱确定在各个载荷周期中目标哥林柱的疲劳损伤值;
利用疲劳损伤值确定目标哥林柱的预测使用寿命。
本申请实施例中,哥林柱在实际工况中,所受到的锁模载荷是随时间变化的,在有限元分析中,可以对哥林柱施加在这一过程中最大的载荷(即将应力组合方式配置为最大主应力)来进行静力学分析。如果一开始就对哥林柱施加随时间变化的锁模载荷,则有限元分析即为瞬态分析,这样极大增加求解计算时间,因此只选取最大载荷进行静力学分析,获取哥林柱的应力场及位移场结果,并将结果导入到疲劳寿命预测模型中,同时导入实际工况载荷谱,以将真实工况的载荷历程带入到计算哥林柱在各个时间历程中的疲劳损伤值,即在S-N曲线所指示的各个载荷周期中叠加实际工况载荷谱与位移场分析结果和应力场分析结果的乘积,得到哥林柱在当前工况下随时间变化的应力载荷谱,利用应力载荷谱确定在各个载荷周期中目标哥林柱的疲劳损伤值,利用疲劳损伤值确定目标哥林柱的预测使用寿命。
如图6所示,在配置一定工况时,哥林柱的最大损伤发生在卸荷区2,最大疲劳损伤值为4.918e-8,其所对应的最小疲劳寿命如图7所示,为2.017e7。依据哥林柱的疲劳损伤值与载荷历程时间,即可计算出哥林柱在实际应用的预测使用寿命。
本申请实施例中,可以通过哥林柱疲劳寿命预测系统来配置工况,哥林柱疲劳寿命预测系统的操作界面可以如图8所示。配置的工况具体可以是选择多应力比作为S-N求解方法。哥林柱在整个开合模过程中仅受到拉应力,属于单轴问题,所以应力组合方法可以选择绝对最大主应力(Abs max principal)方法。平均应力修正采用GoodMan方法,GoodMan方法可以根据每个载荷周期的平均应力和哥林柱拉伸极限强度计算有效的应力幅。疲劳计算的统计存活率可以设置为50%。
可选地,利用疲劳损伤值确定目标哥林柱的预测使用寿命之后,所述方法还包括:
在目标哥林柱的预测使用寿命小于目标注塑机的服役时长的情况下,调整为目标哥林柱配置的材料参数,直至目标哥林柱的预测使用寿命大于或等于目标注塑机的服役时长。
本申请实施例中,图7计算的哥林柱的预测使用寿命为2.017e7,即哥林柱在此工况下的使用时间为2.017e7乘以载荷谱时间,为2.017e7*8=1.6136e8秒。若在注塑厂中,规定目标注塑机使用时间为7年,一年工作330天,一天18小时,即工作时长约为1.5e8秒,计算目标哥林柱的预测使用寿命1.6136e8秒,大于目标注塑机服役时长1.6136e8秒,因此,该目标哥林柱的结构尺寸设计合理,选用的材料、热处理方式及加工精度满足寿命设计要求。而若是预测使用寿命小于目标注塑机的服役时长,则继续调整为目标哥林柱配置的材料参数,直至目标哥林柱的预测使用寿命大于或等于目标注塑机的服役时长。
根据本申请实施例的又一方面,如图9所示,提供了一种哥林柱疲劳寿命预测装置,包括:
获取模块901,用于获取目标哥林柱的有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱,有限元分析结果为通过有限元分析模型简化目标哥林柱的特征并进行有限元静力学分析得到的,目标关系曲线为目标哥林柱在实际工况中所承受的应力幅水平与目标哥林柱的材料在应力幅水平下发生疲劳破坏时所经历应力循环次数的关系曲线,实际工况载荷谱用于模拟在实际开合模过程中目标哥林柱所受载荷的时间历程;
预测模块903,用于将有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱按照预设配置输入疲劳寿命预测模型,得到疲劳寿命预测模型输出的目标哥林柱的疲劳寿命预测结果。
需要说明的是,该实施例中的获取模块901可以用于执行本申请实施例中的步骤S202,该实施例中的预测模块903可以用于执行本申请实施例中的步骤S204。
此处需要说明的是,上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同,但不限于上述实施例所公开的内容。需要说明的是,上述模块作为装置的一部分可以运行在如图1所示的硬件环境中,可以通过软件实现,也可以通过硬件实现。
可选地,该哥林柱疲劳寿命预测装置,还包括有限元分析模块,用于:
利用有限元分析模型配置目标哥林柱的材料参数,并将目标哥林柱划分为多个区域,材料参数包括目标材料的弹性模量、泊松比、密度、拉伸极限强度、屈服强度、形状系数以及表面加工精度中的至少一种;
固定目标哥林柱的第一目标区域,并对第二目标区域施加锁模力载荷,使得有限元分析模型根据所施加的锁模力载荷和材料参数确定目标哥林柱的位移场分析结果和应力场分析结果,有限元分析结果包括位移场分析结果和应力场分析结果中的至少一个。
可选地,该有限元分析模块,还包括特征简化单元,用于:
剔除第一目标区域和第二目标区域的特征;
和/或,
删除目标哥林柱中的不在位移场分析结果和应力场分析结果的计算区域的倒角、圆角以及孔洞中的至少一种。
可选地,该哥林柱疲劳寿命预测装置,还包括关系曲线修正模块,用于:
利用为目标哥林柱配置的第一材料参数确定目标关系曲线的估算曲线,第一材料参数包括弹性模量、泊松比、拉伸极限强度、屈服强度以及密度中的至少一种;
利用对目标哥林柱配置的第二材料参数修正估算曲线,第二材料参数包括形状系数、表面加工精度以及热处理工艺参数中的至少一种;
在估算曲线的准确度大于目标阈值的情况下,将当前估算曲线确定为目标关系曲线。
可选地,该哥林柱疲劳寿命预测装置,还包括实际工况载荷谱获取模块,用于:
确定目标哥林柱待配置的目标注塑机;
利用目标注塑机在开合模过程中的实际工况参数确定目标哥林柱所承受的锁模载荷参数;
利用锁模载荷参数绘制目标哥林柱的实际工况载荷谱。
可选地,该预测模块,具体用于:
在疲劳寿命预测模型中将应力组合方式配置为最大主应力,以获取有限元分析结果中按照最大主应力计算的位移场分析结果和应力场分析结果;
在目标关系曲线所指示的各个载荷周期中叠加实际工况载荷谱与位移场分析结果和应力场分析结果的乘积,得到目标哥林柱在当前工况下随时间变化的应力载荷谱;
利用应力载荷谱确定在各个载荷周期中目标哥林柱的疲劳损伤值;
利用疲劳损伤值确定目标哥林柱的预测使用寿命。
可选地,该哥林柱疲劳寿命预测装置,还包括设计优化模块,用于:
在目标哥林柱的预测使用寿命小于目标注塑机的服役时长的情况下,调整为目标哥林柱配置的材料参数,直至目标哥林柱的预测使用寿命大于或等于目标注塑机的服役时长。
根据本申请实施例的另一方面,本申请提供了一种电子设备,如图10所示,包括存储器1001、处理器1003、通信接口1005及通信总线1007,存储器1001中存储有可在处理器1003上运行的计算机程序,存储器1001、处理器1003通过通信接口1005和通信总线1007进行通信,处理器1003执行计算机程序时实现上述方法的步骤。
上述电子设备中的存储器、处理器通过通信总线和通信接口进行通信。所述通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral Component Interconnect,简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry Standard Architecture,简称EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory,简称RAM),也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory),例如至少一个磁盘存储器。可选的,存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)、网络处理器(Network Processor,简称NP)等;还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing,简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit,简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
根据本申请实施例的又一方面还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质。
可选地,在本申请实施例中,计算机可读介质被设置为存储用于所述处理器执行以下步骤的程序代码:
获取目标哥林柱的有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱,有限元分析结果为通过有限元分析模型简化目标哥林柱的特征并进行有限元静力学分析得到的,目标关系曲线为目标哥林柱在实际工况中所承受的应力幅水平与目标哥林柱的材料在应力幅水平下发生疲劳破坏时所经历应力循环次数的关系曲线,实际工况载荷谱用于模拟在实际开合模过程中目标哥林柱所受载荷的时间历程;
将有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱按照预设配置输入疲劳寿命预测模型,得到疲劳寿命预测模型输出的目标哥林柱的疲劳寿命预测结果。
可选地,本实施例中的具体示例可以参考上述实施例中所描述的示例,本实施例在此不再赘述。
本申请实施例在具体实现时,可以参阅上述各个实施例,具有相应的技术效果。
可以理解的是,本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现,处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits,ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processing,DSP)、数字信号处理设备(DSP Device,DSPD)、可编程逻辑设备(Programmable LogicDevice,PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。
对于软件实现,可通过执行本文所述功能的单元来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述模块的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是,在本文中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种哥林柱疲劳寿命预测方法,其特征在于,包括:
获取目标哥林柱的有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱,其中,所述有限元分析结果为通过有限元分析模型简化所述目标哥林柱的特征并进行有限元静力学分析得到的,所述目标关系曲线为所述目标哥林柱在实际工况中所承受的应力幅水平与所述目标哥林柱的材料在所述应力幅水平下发生疲劳破坏时所经历应力循环次数的关系曲线,所述实际工况载荷谱用于模拟在实际开合模过程中所述目标哥林柱所受载荷的时间历程;
将所述有限元分析结果、所述目标关系曲线以及所述实际工况载荷谱按照预设配置输入疲劳寿命预测模型,得到所述疲劳寿命预测模型输出的所述目标哥林柱的疲劳寿命预测结果。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,获取目标哥林柱的有限元分析结果之前,所述方法还包括按照如下方式利用所述有限元分析模型对所述目标哥林柱进行有限元静力学分析得到所述有限元分析结果:
利用所述有限元分析模型配置所述目标哥林柱的材料参数,并将所述目标哥林柱划分为多个区域,其中,所述材料参数包括目标材料的弹性模量、泊松比、密度、拉伸极限强度、屈服强度、形状系数以及表面加工精度中的至少一种;
固定所述目标哥林柱的第一目标区域,并对第二目标区域施加锁模力载荷,使得所述有限元分析模型根据所施加的所述锁模力载荷和所述材料参数确定所述目标哥林柱的位移场分析结果和应力场分析结果,其中,所述有限元分析结果包括所述位移场分析结果和所述应力场分析结果中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,通过有限元分析模型简化所述目标哥林柱的特征包括:
剔除所述第一目标区域和所述第二目标区域的特征;
和/或,
删除所述目标哥林柱中的不在所述位移场分析结果和所述应力场分析结果的计算区域的倒角、圆角以及孔洞中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,获取所述目标哥林柱的所述目标关系曲线之前,所述方法还包括按照如下方式修正所述目标哥林柱的所述目标关系曲线:
利用为所述目标哥林柱配置的第一材料参数确定所述目标关系曲线的估算曲线,其中,所述第一材料参数包括弹性模量、泊松比、拉伸极限强度、屈服强度以及密度中的至少一种;
利用对所述目标哥林柱配置的第二材料参数修正所述估算曲线,其中,所述第二材料参数包括形状系数、表面加工精度以及热处理工艺参数中的至少一种;
在所述估算曲线的准确度大于目标阈值的情况下,将当前估算曲线确定为所述目标关系曲线。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,获取所述目标哥林柱的所述实际工况载荷谱包括:
确定所述目标哥林柱待配置的目标注塑机;
利用所述目标注塑机在开合模过程中的实际工况参数确定所述目标哥林柱所承受的锁模载荷参数;
利用所述锁模载荷参数绘制所述目标哥林柱的所述实际工况载荷谱。
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,将所述有限元分析结果、所述目标关系曲线以及所述实际工况载荷谱按照预设配置输入疲劳寿命预测模型,得到所述疲劳寿命预测模型输出的所述目标哥林柱的疲劳寿命预测结果包括:
在所述疲劳寿命预测模型中将应力组合方式配置为最大主应力,以获取所述有限元分析结果中按照所述最大主应力计算的所述位移场分析结果和所述应力场分析结果;
在所述目标关系曲线所指示的各个载荷周期中叠加所述实际工况载荷谱与所述位移场分析结果和所述应力场分析结果的乘积,得到所述目标哥林柱在当前工况下随时间变化的应力载荷谱;
利用所述应力载荷谱确定在各个载荷周期中所述目标哥林柱的疲劳损伤值;
利用所述疲劳损伤值确定所述目标哥林柱的预测使用寿命。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,利用所述疲劳损伤值确定所述目标哥林柱的预测使用寿命之后,所述方法还包括:
在所述目标哥林柱的所述预测使用寿命小于目标注塑机的服役时长的情况下,调整为所述目标哥林柱配置的材料参数,直至所述目标哥林柱的所述预测使用寿命大于或等于所述目标注塑机的服役时长。
8.一种哥林柱疲劳寿命预测装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取目标哥林柱的有限元分析结果、目标关系曲线以及实际工况载荷谱,其中,所述有限元分析结果为通过有限元分析模型简化所述目标哥林柱的特征并进行有限元静力学分析得到的,所述目标关系曲线为所述目标哥林柱在实际工况中所承受的应力幅水平与所述目标哥林柱的材料在所述应力幅水平下发生疲劳破坏时所经历应力循环次数的关系曲线,所述实际工况载荷谱用于模拟在实际开合模过程中所述目标哥林柱所受载荷的时间历程;
预测模块,用于将所述有限元分析结果、所述目标关系曲线以及所述实际工况载荷谱按照预设配置输入疲劳寿命预测模型,得到所述疲劳寿命预测模型输出的所述目标哥林柱的疲劳寿命预测结果。
9.一种电子设备,包括存储器、处理器、通信接口及通信总线,所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序,所述存储器、所述处理器通过所述通信总线和所述通信接口进行通信,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至7任一项所述的方法的步骤。
10.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质,其特征在于,所述程序代码使所述处理器执行所述权利要求1至7任一所述方法。
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