CN116502482A - 螺纹连接部件的有限元建模方法、装置和计算机设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种螺纹连接部件的有限元建模方法、装置和计算机设备，该方法包括：获取待建模的螺纹连接部件的螺纹参数；基于所述螺纹参数和预设的网格划分参数，构建所述螺纹连接部件的初始有限元模型；所述初始有限元模型包括多个规则分布的六面体网格；对所述初始有限元模型中的网格节点坐标进行调整，得到所述螺纹连接部件的目标有限元模型。由此可见，本申请通过先构建初始有限元模型，再细化调整网格节点坐标的方式，使得构建的目标有限元模型中的六面体网格分布均匀，网格质量较高，能够准确反映螺纹连接部件的真实几何形貌，从而提高了螺纹连接部件的有限元建模速率和建模精度。

Description

螺纹连接部件的有限元建模方法、装置和计算机设备

技术领域

本申请涉及螺纹连接结构技术领域，特别是涉及一种螺纹连接部件的有限元建模方法、装置和计算机设备。

背景技术

螺纹连接因具有安装和拆卸方便、制造简单、互换性强和外形尺寸小等优点，在机械设备上得到了广泛使用。但螺纹连接部件常常处于振动或冲击等工况之下，使得螺纹连接部件容易出现松动，严重影响机械产品的可靠性，因此，有必要对螺纹连接部件的防松性能开展相关研究。

为便于研究，需要对螺纹连接部件进行仿真建模，从而对螺纹连接部件的防松性能进行仿真分析。因此，如何使用有限元方法对螺纹连接部件进行有效建模成为亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供了一种螺纹连接部件的有限元建模方法、装置和计算机设备，能够构建螺纹连接部件规则分布的六面体网格，提高了有限元建模的速率和精度。

第一方面，本申请提供一种螺纹连接部件的有限元建模方法，包括：

获取待建模的螺纹连接部件的螺纹参数；

基于螺纹参数和预设的网格划分参数，构建螺纹连接部件的初始有限元模型；初始有限元模型包括多个规则分布的六面体网格；

对初始有限元模型中的网格节点坐标进行调整，得到螺纹连接部件的目标有限元模型。

在其中一些实施例中，基于螺纹参数和预设的网格划分参数，构建螺纹连接部件的初始有限元模型，包括：

根据螺纹参数，构建螺纹连接部件对应的三维圆柱体模型；

按照网格划分参数，对三维圆柱体模型进行网格划分处理，得到螺纹连接部件的初始有限元模型。

在其中一些实施例中，网格划分参数包括径向划分层数、轴向划分层数和周向划分层数；

按照网格划分参数，对三维圆柱体模型进行网格划分处理，包括：

按照径向划分层数、轴向划分层数和周向划分层数将三维圆柱体模型划分成结构化网格，得到螺纹连接部件的初始有限元模型。

在其中一些实施例中，螺纹连接部件包括螺母和/或螺栓，螺栓包括螺栓头部和螺栓杆部，螺栓杆部包括螺纹杆部；

若螺纹连接部件包括螺母，则螺纹参数包括：内螺纹大径、内螺纹中径、内螺纹小径、第一螺距、第一螺纹总高度、螺母外径；

若螺纹连接部件包括螺栓，则螺纹参数包括：外螺纹大径、外螺纹中径、外螺纹小径、第二螺距、第二螺纹总高度、螺栓头部厚度、螺栓头部直径。

在其中一些实施例中，若螺纹连接部件包括螺母，则对应的初始有限元模型包括初始螺母模型，目标有限元模型包括目标螺母模型，且初始螺母模型和目标螺母模型中的网格节点一一对应；

则对初始有限元模型中的网格节点坐标进行调整，得到螺纹连接部件的目标有限元模型，包括：

确定初始螺母模型中的第一内层节点初始坐标、第一中间层节点初始坐标、第一外层节点初始坐标和第一螺纹牙曲面函数；第一螺纹牙曲面函数用于描述目标螺母模型中内螺纹表面上任一网格节点的轴向高度、方位角和轴心距之间的关系；

根据第一内层节点初始坐标和第一螺纹牙曲面函数，确定目标螺母模型中对应的第一内层节点目标坐标；

根据第一内层节点初始坐标、第一外层节点初始坐标和第一螺纹牙曲面函数，获取目标螺母模型中对应的第一中间层节点轴心距；

根据第一中间层节点初始坐标和第一中间层节点轴心距，确定目标螺母模型中对应的第一中间层节点目标坐标；

将初始螺母模型中的第一内层节点初始坐标调整为第一内层节点目标坐标，将初始螺母模型中的第一中间层节点初始坐标调整为第一中间层节点目标坐标，得到目标螺母模型。

在其中一些实施例中，根据第一内层节点初始坐标和第一螺纹牙曲面函数，确定目标螺母模型中对应的第一内层节点目标坐标，包括：

根据第一内层节点初始坐标，确定初始螺母模型中内层网格节点在预设的第一空间坐标系中的第一内层节点方位角；

根据第一内层节点初始坐标和第一内层节点方位角，通过第一螺纹牙曲面函数确定目标螺母模型中对应的第一内层节点轴心距；

根据第一内层节点方位角、第一内层轴心距和第一内层节点初始坐标，确定第一内层节点目标坐标。

在其中一些实施例中，根据第一内层节点初始坐标、第一外层节点初始坐标和第一螺纹牙曲面函数，获取目标螺母模型中对应的第一中间层节点轴心距，包括：

根据第一内层节点初始坐标，计算初始螺母模型中内层网格节点在预设的第一空间坐标系中的第一内层节点方位角，根据第一外层节点初始坐标计算初始螺母模型中外层网格节点在预设的第一空间坐标系中的第一外层节点方位角；

根据第一内层节点初始坐标和第一内层节点方位角，通过第一螺纹牙曲面函数确定目标螺母模型中对应的第一内层节点轴心距，根据第一外层节点初始坐标和第一外层节点方位角，通过第一螺纹牙曲面函数确定目标螺母模型中对应的第一外层节点轴心距；

根据第一内层节点轴心距和第一外层节点轴心距，采用线性插值算法确定目标螺母模型中对应的第一中间层节点轴心距。

在其中一些实施例中，若螺纹连接部件包括螺栓，则对应的初始有限元模型包括初始螺栓模型，目标有限元模型包括目标螺栓模型，且初始螺栓模型和目标螺栓模型中的网格节点一一对应；

则对初始有限元模型中的网格节点坐标进行调整，得到螺纹连接部件的目标有限元模型，包括：

确定初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二外层节点初始坐标、第二中间层节点初始坐标、第二内层节点初始坐标和第二螺纹牙曲面函数；螺纹杆部外侧部分是基于外螺纹小径确定的，第二螺纹牙曲面函数用于描述目标螺栓模型中螺纹杆部外螺纹表面上任一网格节点的轴向高度、方位角和轴心距之间的关系；

根据第二外层节点初始坐标和第二螺纹牙曲面函数，确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点目标坐标；

根据第二外层节点初始坐标、第二内层节点初始坐标和第二螺纹牙曲面函数，获取目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二中间层节点轴心距；

根据第二中间层节点初始坐标和第二中间层节点轴心距，确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二中间层节点目标坐标；

将初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二外层节点初始坐标调整为第二外层节点目标坐标，将初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二中间层节点初始坐标调整为第二中间层节点目标坐标，得到目标螺栓模型。

在其中一些实施例中，根据第二外层节点初始坐标和第二螺纹牙曲面函数，确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点目标坐标，包括：

根据第二外层节点初始坐标，确定初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的外层网格节点在预设的第二空间坐标系中的第二外层节点方位角；

根据第二外层节点初始坐标和第二外层节点方位角，通过第二螺纹牙曲面函数确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点轴心距；

根据第二外层节点方位角、第二外层节点轴心距和第二外层节点初始坐标，确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点目标坐标。

在其中一些实施例中，根据第二外层节点初始坐标、第二内层节点初始坐标和第二螺纹牙曲面函数，获取目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二中间层节点轴心距，包括：

根据第二外层节点初始坐标，计算初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的内层网格节点在预设的第二空间坐标系中的第二外层节点方位角，根据第二内层节点初始坐标计算初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的外层网格节点在预设的第二空间坐标系中的第二内层节点方位角；

根据第二外层节点初始坐标和第二外层节点方位角，通过第二螺纹牙曲面函数确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点轴心距，根据第二内层节点初始坐标和第二内层节点方位角，通过第二螺纹牙曲面函数确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二内层节点轴心距；

根据第二外层节点轴心距和第二内层节点轴心距，采用线性插值算法确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二中间层轴心距。

第二方面，本申请提供一种螺纹连接部件的有限元建模装置，包括：

参数获取模块，用于获取待建模的螺纹连接部件的螺纹参数；

建模模块，用于基于螺纹参数和预设的网格划分参数，构建螺纹连接部件的初始有限元模型；初始有限元模型包括多个规则分布的六面体网格；

调整模块，用于对初始有限元模型中的网格节点坐标进行调整，得到螺纹连接部件的目标有限元模型。

第三方面，本申请提供了一种计算机设备，该设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器从存储器中调用并执行计算机程序时实现上述第一方面中任一项所示的螺纹连接部件的有限元建模方法的步骤。

第四方面，本申请提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项所示的螺纹连接部件的有限元建模方法的步骤。

第五方面，本申请提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项所示的螺纹连接部件的有限元建模方法的步骤。

本申请提供的技术方案至少可以达到以下有益效果：

本申请提供的螺纹连接部件的有限元建模方法、装置和计算机设备，通过获取待建模的螺纹连接部件的螺纹参数，然后基于螺纹参数和预设的网格划分参数，构建螺纹连接部件的初始有限元模型，进而对初始有限元模型中的网格节点坐标进行调整，得到螺纹连接部件的目标有限元模型。其中，构建的初始有限元模型包括多个规则分布的六面体网格。由此可见，本申请并非基于螺纹参数，对螺纹连接部件直接进行一体化建模，而是先根据螺纹连接部件的螺纹参数，构建包括多个规则分布的六面体网格的初始有限元模型，然后对初始有限元模型中的网格节点坐标进行调整，得到目标有限元模型。如此，通过先快速构建初始有限元模型，再细化调整网格节点坐标的方式，使得构建的目标有限元模型中的六面体网格分布均匀，网格质量较高，能够准确反映螺纹连接部件的真实几何形貌，从而提高了螺纹连接部件的建模速率和建模精度。

附图说明

图1是本申请一示例性实施例示出的一种计算机设备的结构示意图；

图2是本申请一示例性实施例示出的一种螺纹连接部件的有限元建模方法的流程示意图；

图3是本申请一示例性实施例示出的一种螺纹连接部件的几何形貌示意图；

图4是本申请一示例性实施例示出的一种螺母的螺纹牙截面示意图；

图5是本申请一示例性实施例示出的一种螺母的内螺纹轮廓示意图；

图6是本申请一示例性实施例示出的一种螺栓的螺纹牙截面示意图；

图7是本申请一示例性实施例示出的一种螺栓的外螺纹轮廓示意图；

图8是本申请一示例性实施例示出的一种构建初始有限元模型的流程示意图；

图9a是本申请一示例性实施例示出的一种单螺距内的螺母网格划分示意图；

图9b是本申请一示例性实施例示出的一种构建初始螺母模型的示意图；

图10a是本申请一示例性实施例示出的一种单螺距内的螺纹杆部的网格划分示意图；

图10b是本申请一示例性实施例示出的构建初始螺栓模型的示意图；

图11是本申请一示例性实施例示出的一种初始螺母模型中的网格节点分布示意图；

图12是本申请一示例性实施例示出的一种初始螺母模型的节点标记示意图；

图13是本申请一示例性实施例示出的一种调整初始螺母模型网格节点坐标的流程示意图；

图14是本申请一示例性实施例示出的一种调整初始螺母模型中内层网格节点坐标的示意图；

图15是本申请一示例性实施例示出的一种调整初始螺母模型中中间层网格节点坐标的示意图；

图16是本申请一示例性实施例示出的一种单螺距内的目标螺母模型的结构示意图；

图17是本申请一示例性实施例示出的一种初始螺栓模型中螺纹杆部的网格节点分布示意图；

图18是本申请一示例性实施例示出的一种初始螺栓模型中螺纹杆部的节点标记示意图；

图19是本申请一示例性实施例示出的一种调整初始螺栓模型中螺纹杆部的网格节点坐标的流程示意图；

图20是本申请一示例性实施例示出的一种调整初始螺栓模型中螺纹杆部的外层网格节点坐标的示意图；

图21是本申请一示例性实施例示出的一种调整初始螺栓模型的螺纹杆部中中间层网格节点坐标的示意图；

图22是本申请一示例性实施例示出的一种单螺距内的目标螺栓模型中螺纹杆部的结构示意图；

图23是本申请一示例性实施例示出的一种螺纹连接部件的有限元建模装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在对本申请实施例提供的螺纹连接部件的有限元建模方法进行解释说明之前，先对本申请实施例的应用场景和实施环境进行介绍。

螺纹连接部件具有安装和拆卸方便、制造简单、互换性强和外形尺寸小等优点，使得其应用十分广泛，几乎在所有的机械设备上均会使用螺纹连接部件。相关资料显示，螺纹连接部件是整车装配中最常用的连接形式，可以占到汽车总装车间装配连接总工作量的70％；另据相关调研表明，我国仅汽车行业每年所需紧固件数量就高达500亿件以上，由此可见螺纹连接部件的应用广泛性和不可替代性。

由于螺纹连接部件常常处于振动或冲击的工况之下，工程经验表明，在宽温域强振动等恶劣工况下，螺纹连接部件容易发生松动，严重影响机械产品的可靠性。以运载火箭中的螺纹连接部件为例，其一旦发生松动或疲劳断裂，则会改变连接部位的刚度和阻尼，从而对运载火箭的动力学性能产生影响，严重影响运载火箭的可靠性。

为了减少螺纹连接部件发生松动问题，需要通过仿真建模对螺纹连接部件的防松性能开展相关研究，但由于螺纹连接部件的几何形貌较为复杂，实现螺纹连接部件的高质量网格划分是非常困难的。

在使用有限元建模方法对螺纹连接部件进行建模仿真时，建模软件通常是根据螺纹连接部件的螺纹参数，直接对该螺纹连接部件进行一体化建模，从而得到该螺纹连接部件的目标有限元模型。但一体化建模生成的目标有限元模型中的六面体网格的分布具有随机性，其中所包含的六面体网格的数量、网格区域的大小、网格的分布位置等，可能无法反映螺纹连接部件真实的几何形貌和结构信息，网格划分质量较低，严重影响有限元建模结果的准确性，以及建模仿真工作的效率。

基于此，本申请提供了一种螺纹连接部件的有限元建模方法、装置和计算机设备，通过先快速构建初始有限元模型，再细化调整网格节点坐标的方式，提高螺纹连接部件的有限元建模速率和精度。

在一些实施例中，本申请提供的螺纹连接部件的有限元建模方法，可以应用在如图1所示的计算机设备100中。该计算机设备100可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备和便携式可穿戴设备，物联网设备可为智能音箱、智能电视、智能空调、智能车载设备等；便携式可穿戴设备可为智能手表、智能手环、头戴设备等。

其中，计算机设备100包括至少一个处理器110、存储器120、通信总线130，以及至少一个通信接口140。

处理器110可以是一个通用中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)、微处理器，或者可以是一个或多个用于实现本申请方案的集成电路，例如，专用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)，通用阵列逻辑(GenericArray Logic，GAL)或其任意组合。

处理器110可以包括一个或多个CPU。计算机设备100可以包括多个处理器110。这些处理器110中的每一个可以是一个单核处理器(single-CPU)，也可以是一个多核处理器(multi-CPU)。

需要说明的是，这里的处理器110可以指一个或多个设备、电路和/或用于处理数据(如计算机程序指令)的处理核。

存储器120可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其它类型的静态存储设备，也可以是随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)或者可存储信息和指令的其它类型的动态存储设备，还可以是电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其它光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其它磁存储设备，或者是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其它介质，但不限于此。

需要说明的是，存储器120可以是独立存在，并通过通信总线130与处理器110相连接；存储器120也可以和处理器110集成在一起。

通信总线130用于在各组件之间(比如处理器和存储器之间)传送信息，通信总线130可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图1中仅用一条通信总线进行示意，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

通信接口140用于供该计算机设备100与其它设备或通信网络进行通信。通信接口140包括有线通信接口或无线通信接口。其中，有线通信接口例如可以为以太网接口。以太网接口可以是光接口，电接口或其组合。无线通信接口可以为无线局域网(Wireless LocalArea Networks，WLAN)接口、蜂窝网络通信接口或其组合等。

在一些实施例中，计算机设备100还可以包括输出设备和输入设备(图1中未示出)。输出设备和处理器110通信，可以以多种方式来显示信息。例如，输出设备可以是液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、发光二极管(Light Emitting Diode，LED)显示设备、阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示设备或投影仪(projector)等。输入设备和处理器110通信，可以以多种方式接收用户的输入。例如，输入设备可以是鼠标、键盘、触摸屏设备或传感设备等。

在一些实施例中，存储器120用于存储执行本申请方案的计算机程序，处理器110可以执行存储器120中存储的计算机程序。

例如，该计算机设备100可以通过处理器110调用并执行存储在存储器120中的计算机程序，以实现本申请实施例提供的螺纹连接部件的有限元建模方法的部分步骤或全部步骤。

应该理解的是，本申请提供的螺纹连接部件的有限元建模方法，也可以应用于螺纹连接部件的有限元建模装置中，该螺纹连接部件的有限元建模装置可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现成为处理器的部分或者全部，以集成在不同的计算机设备中。

接下来，将通过实施例并结合附图具体地对本申请的技术方案，以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。各实施例之间可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。

参见图2，本申请提供了一种螺纹连接部件的有限元建模方法，以该方法应用于上述图1所示的计算机设备100进行举例说明，该方法可以包括以下步骤：

步骤210：获取待建模的螺纹连接部件的螺纹参数。

其中，螺纹连接部件包括螺母和/或螺栓，螺栓包括螺栓头部和螺栓杆部，螺栓杆部包括螺纹杆部，螺纹参数用于表征螺纹连接部件的几何形貌和/或结构参数。

作为一个示例，参见图3，在图3所示的螺纹连接部件中，螺母内壁和螺栓杆部的外壁上均可以设置螺纹牙。其中，在图3中(a)所示的螺栓中，螺栓杆部包括未设置螺纹牙的光滑杆部和未设置螺纹牙的螺纹杆部；而在图3中(b)所示的螺栓中，螺栓杆部均设置有螺纹牙，不存在光滑杆部。本申请实施例对螺栓杆部是否包括光滑杆部不做限制。

需要说明的是，本申请实施例对螺纹连接部件中螺纹牙的设置位置、螺纹总高度、单个螺纹牙的螺距等信息不做限制，可以为基于实际的产品结构获取的真实参数，也可以为相关国际标准、国家标准、行业标准中规定的标准参数，还可以为仿真过程中人为设置的任意参数值。

若螺纹连接部件为螺母，则螺纹参数包括：内螺纹大径、内螺纹中径、内螺纹小径、第一螺距、第一螺纹总高度、螺母外径；若螺纹连接部件为螺栓，则螺纹参数包括：外螺纹大径、外螺纹中径、外螺纹小径、第二螺距、第二螺纹总高度、螺栓头部厚度、螺栓头部直径。

进一步地，若螺栓杆部还包括光滑杆部，则该螺栓的螺纹参数还包括光滑杆部高度或螺栓杆部总高度。其中，光滑杆部高度和第二螺纹总高度之和，即为螺栓杆部总高度。

在一些实施例中，若待建模的螺纹连接部件为螺母，且螺母符合国家标准GB/T197-2018规定的螺纹牙型时，则沿螺母中心轴线的螺纹牙截面如图4所示，Z_a为轴向高度，P₁为第一螺距，D为内螺纹大径，D₁为内螺纹小径，D₂为内螺纹中径。

其中，图5是在Z_a＝0处横截面上的内螺纹轮廓，r_a表示螺母内螺纹轮廓上任意一点的轴心距，即螺母内螺纹轮廓上任意一点到螺母中心轴线的距离；θ_a表示螺母内螺纹轮廓上任意一点的方位角，即螺母内螺纹轮廓上的任意一点相对起始点(θ_a＝0)的转角，θ_a的单位是角度。

应该理解的是，在同一轴向高度的螺母内螺纹横截面中，其螺纹牙边缘线并不是规整的圆形，通过单一函数来描述同一轴向高度上的螺母内轮廓曲线。本申请实施例基于分段求解思想，按照内螺纹的方位角划分阈值，将螺母内壁上螺纹牙的边缘线切分为多段，然后按照螺母内螺纹轮廓上任意一点的方位角变化情况，确定各曲线段的螺纹牙描述函数，进而根据各螺母内螺纹轮廓中各曲线段的螺纹牙描述函数，确定螺母的第一螺纹牙曲线函数。

其中，第一螺纹牙曲线函数用于在同一轴向高度上，分段描述螺母内螺纹轮廓上任意一点的方位角θ_a和轴心距r_a之间的关系。

作为一个示例，在同一轴向高度(即Z_a为固定值)的螺母内螺纹轮廓中，第一螺纹牙曲线函数可以通过下述公式(1)表示：

其中，内螺纹的方位角划分阈值θ₁、θ₂和θ₃可以通过下述公式(2)计算得到：

进一步地，根据上述同一轴向高度上螺母内螺纹轮廓中的第一螺纹牙曲线函数，可以推导出一个第一螺距内，螺母中内螺纹表面上任意一点的轴向高度、方位角和轴心距之间的函数关系，得到该螺母的第一螺纹牙曲面函数。

也即是，第一螺纹牙曲面函数用于分段描述螺母内螺纹轮廓上任意一点的轴向高度Z_a、方位角和轴心距R_a之间的关系。

作为一个示例，基于国家标准规定的螺母的螺纹参数，通过上述公式(1)推导出的第一螺纹牙曲面函数可以表示为下述公式(3)，从而通过公式(3)直接计算一个高度为第一螺距P₁的内螺纹表面上任意一点的轴心距R_a：

其中，高度为第一螺距P₁的内螺纹表面上任意一点的方位角可以通过下述公式(4)计算得到：

式中，0≤θ_a≤360，0≤Z_a≤P₁。

如此，以第一螺距为例，在确定内螺纹表面上任意一点的轴向高度和方位角后，即可基于上述第一螺纹牙曲面函数，计算出内螺纹表面上任意一点到螺母中心轴线之间的距离R_a，从而定位内螺纹表面上任意一点的具体位置信息，因此，在有限元建模过程中，可以根据第一螺纹牙曲面函数，按螺距依次确定螺母有限元模型中各网格节点的节点坐标。

应该理解的是，上述实施例中螺母的第一螺纹牙曲线函数和第一螺纹牙曲面函数，均以符合国家标准GB/T 197-2018规定的螺纹牙型的参数进行示例计算，但在实际应用时，若螺母中的螺纹牙型为其他参数，也可以采用上述方式确定对应的第一螺纹牙曲线函数和第一螺纹牙曲面函数。

在一些实施例中，若待建模的螺纹连接部件为螺栓，且螺栓符合国家标准GB/T197-2018规定的螺纹牙型时，沿螺栓中心轴线的螺纹牙截面如图6所示，Z_b为轴向高度，P₂为第二螺距，d为外螺纹大径，d₁为外螺纹小径，d₂为外螺纹中径。

其中，图7是在Z_b＝0处横截面上的外螺纹轮廓，r_b表示螺纹杆部外螺纹表面上任意一点的轴心距，即螺纹杆部外螺纹轮廓上任意一点到螺栓中心轴线的距离；θ_b表示螺纹杆部外螺纹轮廓上的任意一点的方位角，即螺纹杆部外螺纹轮廓上的任意一点相对起始点(θ_b＝0)的转角，θ_b的单位是角度。

同理，在螺纹杆部的同一轴向高度处，螺纹杆部外壁上的螺纹牙边缘线也不是规整的圆形，本申请实施例基于分段求解的思想，按照外螺纹的方位角划分阈值，将螺纹杆部外壁上螺纹牙的边缘线切分为多段，然后按照螺纹杆部外螺纹轮廓上任意一点的方位角变化情况，确定各曲线段的螺纹牙描述函数，进而根据螺纹杆部外螺纹轮廓中各曲线段的螺纹牙描述函数，确定螺栓的第二螺纹牙曲线函数。

其中，第二螺纹牙曲线函数用于在螺纹杆部的同一轴向高度上，分段描述螺纹杆部外螺纹轮廓上任意一点的方位角θ_b和轴心距r_b之间的关系。

作为一个示例，在同一轴向高度(即Z_b为固定值)的螺栓杆部外螺纹轮廓中，第二螺纹牙曲线函数可以通过下述公式(5)表示：

其中，外螺纹的方位角划分阈值θ₄、θ₅和θ₆可以通过下述公式(6)计算得到：

进一步地，根据上述同一轴向高度上螺纹杆部外螺纹轮廓中的第二螺纹牙曲线函数，可以推导出一个第二螺距内，螺纹杆部外螺纹表面上任意一点的轴向高度、方位角和轴心距之间的函数关系，得到该螺栓的第二螺纹牙曲面函数。

也即是，第二螺纹牙曲面函数用于描述螺栓中螺纹杆部的外螺纹轮廓上任意一点的轴向高度Z_b、方位角和轴心距R_b之间的关系。

作为一个示例，基于国家标准规定的螺栓的螺纹参数，通过上述公式(5)推导出的第二螺纹牙曲面函数可以表示为下述公式(7)，从而通过公式(7)直接计算一个高度为第二螺距P₂的外螺纹表面上任意一点的轴心距R_b：

其中，高度为第二螺距P₂的外螺纹表面上任意一点的方位角可以通过下述公式(8)计算得到：

式中，0≤θ_b≤360，0≤Z_b≤P₂。

如此，以第二螺距为例，在确定外螺纹表面上任意一点的轴向高度和方位角后，即可基于上述第二螺纹牙曲面函数，计算出外螺纹表面上任意一点到螺栓中心轴线之间的距离R_b，从而定位外螺纹表面上任意一点的具体位置信息，因此，在有限元建模过程中，可以根据第二螺纹牙曲面函数，按螺距依次确定螺栓中螺纹杆部有限元模型中各网格节点的节点坐标。

应该理解的是，上述实施例中螺栓的第二螺纹牙曲线函数和第二螺纹牙曲面函数，均以符合国家标准GB/T 197-2018规定的螺纹牙型的参数进行示例计算，但在实际应用时，若螺栓中螺纹杆部的螺纹牙型为其他参数，也可以采用上述方式确定对应的第二螺纹牙曲线函数和第二螺纹牙曲面函数。

步骤220：基于螺纹参数和预设的网格划分参数，构建螺纹连接部件的初始有限元模型。

其中，初始有限元模型包括多个规则分布的六面体网格。

在一些实施例中，如图8所示，步骤220的实现过程可以包括以下子步骤：

步骤221：根据螺纹参数，构建螺纹连接部件对应的三维圆柱体模型。

其中，三维圆柱体模型可以是CAD模型，也可以是其它可以描述螺纹连接部件对应的三维圆柱体几何空间的数学模型。

若螺纹连接部件为螺母，则构建的三维圆柱体模型为空心圆柱体模型。

在一种可能的实现方式中，步骤221的实现过程可以：将螺母外径作为外圆直径，将内螺纹小径作为内孔直径，将第一螺纹总高度作为第一高度值；根据确定的外圆直径、内孔直径和第一高度值，构建该螺母对应的空心圆柱体模型。

若螺纹连接部件为螺栓，则三维圆柱体模型为实心圆柱体模型。

在一种可能的实现方式中，步骤221的实现过程可以为：根据螺栓头部厚度和螺栓头部直径，构建螺栓头部的圆柱体模型；将外螺纹大径作为底部直径，将第二螺纹总高度作为第二高度值，根据底部直径和第二高度值，构建螺栓杆部的圆柱体模型；拼接螺栓头部的圆柱体模型和螺栓杆部的圆柱体模型，得到该螺栓的实心圆柱体模型。

进一步地，若螺栓杆部还包括光滑杆部，则构建螺栓杆部的圆柱体模型的过程为：将外螺纹大径作为底部直径，将第二螺纹总高度作为第二高度值，根据底部直径和第二高度值，构建螺纹杆部的圆柱体模型；根据底部直径和光滑杆部高度，构建光滑杆部的圆柱体模型；基于螺纹中心轴线，拼接螺纹杆部的圆柱体模型和光滑杆部的圆柱体模型，得到螺栓杆部的圆柱体模型。

步骤223：按照网格划分参数，对三维圆柱体模型进行网格划分处理，得到螺纹连接部件的初始有限元模型。

其中，若螺纹连接部件为螺母，则对应的初始有限元模型为初始螺母模型；若螺纹连接部件为螺栓，则对应的初始有限元模型为初始螺栓模型。

由于构建的有限元模型(包括初始有限元模型和目标有限元模型)为三维立体模型，因此，预设的网格划分参数可以包括径向划分层数、轴向划分层数和周向划分层数。

在一种可能的实现方式中，步骤223的实现过程可以为：按照径向划分层数、轴向划分层数和周向划分层数将三维圆柱体模型划分成结构化网格，得到螺纹连接部件的初始有限元模型。

需要说明的是，对于螺母和螺栓，在进行网格划分处理时设置的径向划分层数、轴向划分层数和周向划分层数可以相同，也可以不同，本申请实施例对此不做限制。

为便于说明，下文以螺母和螺栓采用相同的网格划分参数为例进行说明，并不构成对本申请的限制。将轴向划分层数记为m、径向划分层数记为t、周向划分层数记为n，且m、t和n均为大于1的正整数，则对三维圆柱体模型进行网格划分处理时，将在轴向上将三维圆柱体模型等分为m份，在径向上将三维圆柱体模型等分为t份，在周向上将三维圆柱体模型等分为n份。

若螺纹连接部件为螺母，参见图9a，S为螺母外径，D₁为内螺纹小径，P₁为第一螺距，则根据S、D₁和P₁构建一个高度为第一螺距的空心圆柱体模型，且对其进行网格划分处理后，得到在轴向等分为m份，在径向等分为t份，在周向等分为n份的结构化网格。

如此，参见图9b，根据螺母的第一螺纹总高度，重复执行上述构建高度为第一螺距的空心圆柱体模型，以及划分结构化网格的操作，即可得到整个螺母对应的初始螺母模型。

需要说明的是，对于一个螺母而言，内螺纹轮廓上所包含的第一螺距数不一定是整数，其中可能包含有不完整的螺距段。对不完整的螺距段，依然可以参考上述网格划分逻辑，根据该螺距段的实际高度，灵活调整轴向划分层数m，以对不完整的螺距段的三维圆柱体模型进行网格划分处理。

也即是，若螺母内螺纹轮廓内包含的第一螺距数为整数，则对于每个第一螺距段内的空心圆柱体模型，依次执行网格划分操作，即可得到整个螺母对应的初始螺母模型。若螺母内螺纹轮廓内包含的第一螺距数为非整数，则对于完整的螺距段的空心圆柱体模型，依次执行网格划分操作后，还需要根据不完整的螺距段的实际高度值，对其进行网格划分处理，在对空心圆柱体模型中所有螺距段均执行网格划分操作后，即可得到整个螺母对应的初始螺母模型。

继续参见图9b，在得到初始螺母模型后，本申请实施例可以通过下述步骤230，根据待建模的螺母实际的螺纹牙几何形貌和结构特征，对初始螺母模型中的网格节点坐标进行调整，从而得到目标螺母模型。

若螺纹连接部件为螺栓，参见图10a，d为外螺纹大径，P₂为第二螺距，则根据d和P₂构建一个高度为第二螺距的实心圆柱体模型，并将该实心圆柱体模型拆分为外侧部分的空心圆柱体模型和中间部分的实心圆柱体模型。

进一步地，本申请实施例对外侧部分的空心圆柱体模型进行网格划分处理，将外侧部分的空心圆柱体模型在轴向等分为m份，在径向等分为t份，在周向等分为n份的结构化网格。

需要说明的是，由于螺纹杆部的螺纹牙仅在外侧分布，螺纹杆部的中间部分是实心圆柱体，其网格分布是固定的，后续也无需对该部分的网格节点坐标进行调整。因此，在构建一个高度为第二螺距的实心圆柱体模型，并执行划分六面体网格操作后，可以根据外螺纹小径标记该实心圆柱体模型的外侧部分和中间部分，本申请不限制中间部分的网格布局和划分方式，也可以通过其他现有的有限元建模软件自动完成中间部分的网格划分处理，后续仅对外侧部分的网格节点坐标进行调整。

作为一个示例，对于一个螺纹杆部中高度为第二螺距的实心圆柱体模型，将介于外螺纹大径和外螺纹小径之间的部分作为外侧部分，将外螺纹小径靠近实心圆柱体模型轴心的部分作为中间部分。

如此，参见图10b，根据螺栓的第二螺纹总高度，重复执行上述构建高度为第二螺距的实心圆柱体模型，以及对外侧部分的空心圆柱体模型执行划分结构化网格的操作，即可得到螺纹杆部的初始有限元模型。

同理，对于一个螺栓而言，其螺纹杆部外螺纹轮廓上所包含的第二螺距数不一定是整数，其中可能包含有不完整的螺距段。对不完整的螺距段，依然可以参考上述网格划分逻辑，根据该螺距段的实际高度，灵活调整轴向划分层数m，以对不完整的螺距段的外侧部分的空心圆柱体模型进行网格划分处理。

也即是，若螺纹杆部外螺纹轮廓内包含的第二螺距数为整数，则对于每个第二螺距段内的实心圆柱体模型，将其外侧部分的空心圆柱体模型划分为结构化网格，即可得到整个螺纹杆部对应的初始有限元模型。若螺纹杆部外螺纹轮廓内包含的第二螺距数为非整数，则对于完整的螺距段的实心圆柱体模型，将其外侧部分的空心圆柱体模型划分为结构化网格后，还需要根据不完整的螺距段的实际高度值，对不完整螺距段中外侧部分的空心圆柱体模型也执行网格划分处理，在对螺纹杆部的所有螺距段对应的实心圆柱体模型的外侧部分均执行网格划分操作后，即可得到整个螺纹杆部对应的初始有限元模型。

此外，根据螺栓头部厚度和螺栓头部直径，生成螺栓头部的实心圆柱体模型，并对其执行划分结构化网格的操作，得到螺栓头部的初始有限元模型。然后，基于螺栓中心轴线，拼接上述螺纹杆部的初始有限元模型和螺栓头部的初始有限元模型，即可得到该螺栓整体对应的初始螺栓模型。

在螺栓杆部包括光滑杆部的情况下，需要根据光滑杆部的总高度和外螺纹大径，生成光滑杆部的初始有限元模型，从而基于螺栓中心轴线，拼接上述螺纹杆部的初始有限元模型、光滑杆部的初始有限元模型和螺栓头部的初始有限元模型，得到该螺栓整体对应的初始螺栓模型。

继续参见图10b，在得到初始螺栓模型后，本申请实施例可以通过下述步骤230，根据待建模的螺栓实际的螺纹牙几何形貌和结构特征，对初始螺栓模型中螺纹杆部的网格节点坐标进行调整，从而得到目标螺栓模型。

步骤230：对初始有限元模型中的网格节点坐标进行调整，得到螺纹连接部件的目标有限元模型。

由于螺纹连接部件包括螺母和螺栓，因此，在下文中分别对调整初始螺母模型的中网格节点坐标，以及调整初始螺栓模型中的网格节点坐标的调整过程进行详细解释说明。

(1)若螺纹连接部件包括螺母，则对应的初始有限元模型包括初始螺母模型，对应的目标有限元模型包括目标螺母模型。

为便于说明，参见图11，以一个高度为第一螺距的初始螺母模型为例，定义空心圆柱体模型中最内侧的网格节点为“内层网格节点”，最外侧的网格节点为“外层网格节点”，上述内层网格节点和外层网格节点之间的其他节点统一定义为“中间层网格节点”，由此可以确定初始螺母模型中各网格节点对应的唯一节点坐标。

应该理解的是，本申请实施例中所涉及的初始螺母模型和目标螺母模型中的内层网格节点、中间层网格节点和外层网格节点均包括多个网格节点，则下文中对初始螺母模型中内层网格节点、中间层网格节点和外层网格节点的任一处理操作，均是对该层网格节点中的所有网格节点均执行对应操作。

需要说明的是，在初始螺母模型和目标螺母模型中，各网格节点的定义是相同的，使得初始螺母模型和目标螺母模型中的网格节点是一一对应的。由于初始螺母模型未考虑螺纹牙的实际几何形貌和结构参数，其内层网格节点和中间层网格节点的节点坐标难以反映螺母内螺纹表面上各点的真实坐标，因此，需要根据初始螺母模型和目标螺母模型中网格节点的对应关系，计算目标螺母模型中内层网格节点和中间层网格节点的节点目标坐标，从而调整初始螺母模型内层网格节点和中间层网格节点的节点初始坐标为对应的节点目标坐标，即可得到目标螺母模型。

换言之，初始螺母模型和目标螺母模型中内层网格节点和中间层网格节点的节点坐标不同，外层网格节点的节点坐标相同。

参见图12，为了方便区别初始螺母模型或目标螺母模型中的不同网格节点，以及初始螺母模型和目标螺母模型中网格节点的一一对应关系，在调整网格节点坐标之前，根据预设的网格划分参数，分别沿径向、轴向和周向对初始螺母模型中的网格节点进行标记：

沿初始螺母模型的径向由内往外依次标记为第0层、第1层、…、第i层、…、第(t-1)层和第t层；

沿初始螺母模型的轴向由下往上依次标记为第0层、第1层、…、第j层、…、第(m-1)层和第m层；

沿初始螺母模型的周向逆时针依次标记为第1层、第2层、…、第k层、…、第(n-1)层和第n层。

基于上述节点标记结果，初始螺母模型中任意一个网格节点的节点坐标都可以使用i、j和k三个数值来表示，则初始螺母模型中任意一个网格节点的节点坐标可以记作(x_ijk，y_ijk，z_ijk)，任意一个网格节点到螺母中心轴线之间的轴心距可以记作R_ijk，0≤i≤t，0≤j≤m，0≤k≤n。

在一些实施例中，若螺纹连接部件包括螺母，如图13所示，上述步骤230的实现过程可以包括以下子步骤：

步骤2311：确定初始螺母模型中的第一内层节点初始坐标、第一中间层节点初始坐标、第一外层节点初始坐标和第一螺纹牙曲面函数。

其中，基于上述节点分布和标记结果，初始螺母模型中第一内层节点初始坐标可以表示为(x_0jk，y_0jk，z_0jk)；第一中间层节点初始坐标可以表示为(x_ijk，y_ijk，z_ijk)，1≤i≤(t-1)，第一外层节点初始坐标可以表示为(x_tjk，y_tjk，z_tjk)。

需要说明的是，初始螺母模型中各层网格节点的初始节点坐标均是在预设的第一空间坐标系内确定的坐标值，第一空间坐标系的坐标原点在初始螺母模型对应的空心圆柱体的底面中心，z轴沿着初始螺母模型的轴向方向，x轴和y轴在与轴线垂直的平面内。

参见前文说明，由于目标螺母模型中网格节点的实际坐标可以反映待建模的螺母中内螺纹表面的真实几何形貌，因此，此处的第一螺纹牙曲面函数即用于描述目标螺母内螺纹表面上任一网格节点的轴向高度、方位角和轴心距之间的关系。其中，轴向高度即为对应网格节点的节点初始坐标中z轴坐标值。

步骤2313：根据第一内层节点初始坐标和第一螺纹牙曲面函数，确定目标螺母模型中对应的第一内层节点目标坐标。

在一种可能的实现方式中，步骤2313的实现过程可以为：根据第一内层节点初始坐标，确定初始螺母模型中内层网格节点在预设的第一空间坐标系中的第一内层节点方位角；根据第一内层节点初始坐标和第一内层节点方位角，通过第一螺纹牙曲面函数确定目标螺母模型中对应的第一内层节点轴心距；根据第一内层节点方位角、第一内层节点轴心距和第一内层节点初始坐标，确定第一内层节点目标坐标。

作为一个示例，基于第一内层节点初始坐标(x_0jk，y_0jk，z_0jk)，可以通过下述公式(9)计算初始螺母模型中内层网格节点在第一空间坐标系中的第一内层节点方位角θ_0jk：

式中，0≤j≤m，0≤k≤n，且均为整数。

然后，将初始螺母模型中的第一内层节点初始坐标中z轴坐标值z_0jk和第一内层节点方位角θ_0jk代入上述公式(3)所示的第一螺纹牙曲面函数中，即可计算出目标螺母模型中对应的内层网格节点(即目标螺母模型内螺纹表面的网格节点)与螺母中心轴线之间的第一内层节点轴心距R′_0jk。

进一步地，根据第一内层节点方位角θ_0jk、第一内层节点轴心距R′_0jk和第一内层节点初始坐标中z轴坐标值z_0jk，通过下述公式(10)所示的极坐标方程，计算目标螺母模型的第一内层节点目标坐标(x′_0jk，y′_0jk，z′_0jk)。

其中，在计算目标螺母模型中的第一内层节点目标坐标时，其内层网格节点的轴向坐标是不变的，所以，对于初始螺母模型和目标螺母模型中对应的内层网格节点，其第一内层节点初始坐标和第一内层节点目标坐标的z轴坐标值是相同的。

步骤2315：根据第一内层节点初始坐标、第一外层节点初始坐标和第一螺纹牙曲面函数，获取目标螺母模型中对应的第一中间层节点轴心距。

在一种可能的实现方式中，步骤2315的实现过程可以为：根据第一内层节点初始坐标，计算初始螺母模型中内层网格节点在预设的第一空间坐标系中的第一内层节点方位角，根据第一外层节点初始坐标计算初始螺母模型中外层网格节点在预设的第一空间坐标系中的第一外层节点方位角；根据第一内层节点初始坐标和第一内层节点方位角，通过第一螺纹牙曲面函数确定目标螺母模型中对应的第一内层节点轴心距，根据第一外层节点初始坐标和第一外层节点方位角，通过第一螺纹牙曲面函数确定目标螺母模型中对应的第一外层节点轴心距；根据第一内层节点轴心距和第一外层节点轴心距，采用线性插值算法确定目标螺母模型中对应的第一中间层轴心距。

也即是，先基于第一内层节点初始坐标(x_0jk，y_0jk，z_0jk)，通过上述公式(9)计算初始螺母模型中内层网格节点在第一空间坐标系中的第一内层节点方位角θ_0jk；同理，基于第一外层节点初始坐标(x_tjk，y_tjk，z_tjk)，通过上述公式(9)计算初始螺母模型中外层网格节点在第一空间坐标系中的第一外层节点方位角θ_tjk。

然后，将初始螺母模型中的第一内层节点初始坐标中z轴坐标值z_0jk和第一内层节点方位角θ_0jk代入上述公式(3)所示的第一螺纹牙曲面函数中，即可计算出目标螺母模型中对应的内层网格节点(即目标螺母模型内螺纹表面的网格节点)与螺母中心轴线之间的第一内层节点轴心距R′_0jk；同理，将初始螺母模型中的第一外层节点初始坐标中z轴坐标值z_tjk和第一外层节点方位角θ_tjk代入上述公式(3)所示的第一螺纹牙曲面函数中，即可计算出目标螺母模型中对应的外层网格节点与螺母中心轴线之间的第一外层节点轴心距R′_tjk。

然后，利用第一内层节点轴心距R′_0jk和第一外层节点轴心距R′_tjk，使用线性插值的方法依次计算目标螺母模型的所有中间层网格节点至螺母中心轴线的第一中间层节点轴心距R′_ijk。

作为一个示例，该第一中间层节点轴心距R′_ijk可以通过下述公式(11)计算得到。

式中，1≤i≤(t-1)，0≤j≤m，0≤k≤n，且均为整数。

需要说明的是，在通过线性插值的方法计算中间层网格节点的第一中间层节点轴心距时，内层网格节点、中间层网格节点和外层网格节点必须处于同一轴向高度上。也即是，上述公式(11)中的第一内层节点轴心距R′_0jk、第一外层节点轴心距R′_tjk和第一中间层节点轴心距R′_ijk中的j、k必须相同，仅i值不同。

步骤2317：根据第一中间层节点初始坐标和第一中间层节点轴心距，确定目标螺母模型中对应的第一中间层节点目标坐标。

同理，基于初始螺母模型中的第一中间层节点初始坐标(x_ijk，y_ijk，z_ijk)，通过上述公式(9)计算中间层网格节点在上述第一空间坐标系中的第一中间层节点方位角θ_ijk。

然后，根据第一中间层节点方位角θ_ijk、第一中间层节点轴心距R′_ijk和第一中间层节点初始坐标中z轴坐标值z_ijk，通过下述公式(12)所示的极坐标方程，计算目标螺母模型中对应的第一中间层节点目标坐标(x′_ijk，y′_ijk，z′_ijk)。

同理，在计算目标螺母模型中的第一中间层节点目标坐标时，其中间层网格节点的轴向坐标是不变的，所以，对于初始螺母模型和目标螺母模型中对应的中间层网格节点，其第一中间层节点初始坐标和第一中间层节点目标坐标的z轴坐标值是相同的。

步骤2319：将初始螺母模型中的第一内层节点初始坐标调整为第一内层节点目标坐标，将初始螺母模型中的第一中间层节点初始坐标调整为第一中间层节点目标坐标，得到目标螺母模型。

参见图14，将初始螺母模型中的第一内层节点初始坐标(x_0jk，y_0jk，z_0jk)调整为(x′_0jk，y′_0jk，z′_0jk)，即可完成一个第一螺距内所有内螺纹表面网格节点的坐标调整操作。

参见图15，将初始螺母模型中的第一中间层节点初始坐标(x_ijk，y_ijk，z_ijk)调整为(x′_ijk，y′_ijk，z′_ijk)，即可完成一个第一螺距内中间层网格节点的坐标调整操作。

参见图16，经过上述调整内层网格节点坐标和中间层网格节点坐标的操作，即可完成一个第一螺距内的初始螺母模型的网格节点坐标调整。

如此，对于初始螺母模型中的所有螺距内的网格节点，均按照上述步骤重复执行节点坐标调整操作，即可得到整个螺母的目标有限元模型(参见图9b所示的目标螺母模型)。

需要说明的是，对于一个螺母而言，所包含的第一螺距数不一定是整数，其中可能包含有不完整的螺距段。对于不完整的螺距段，也可以通过上述步骤2311-步骤2319对不完整螺距段内的网格节点坐标进行调整。

应该理解的是，对于初始螺母模型中不完整的螺距段，上述第一螺纹牙曲面函数(即公式(3))中Z_a的最大值不再是P₁，而是该不完整螺距段的实际高度值。

(2)若螺纹连接部件包括螺栓，则对应的初始有限元模型包括初始螺栓模型，对应的目标有限元模型包括目标螺栓模型。

为便于说明，基于上述图10a，参见图17，以一个高度为第二螺距的初始螺栓模型的螺纹杆部外侧部分为例，在螺纹杆部外侧部分对应的空心圆柱体模型中，定义最内侧的网格节点为“内层网格节点”，最外侧的网格节点为“外层网格节点”，上述内层网格节点和外层网格节点之间的其他节点统一定义为“中间层网格节点”，由此可以确定初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的各网格节点对应的唯一节点坐标。

应该理解的是，本申请实施例中所涉及的初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分，以及目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的内层网格节点、中间层网格节点和外层网格节点均包括多个网格节点，则下文中对初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的内层网格节点、中间层网格节点和外层网格节点的任一处理操作，均是对该层网格节点中的所有网格节点均执行对应操作。

而且，对于初始螺栓模型和目标螺栓模型中的螺纹杆部外侧部分而言，各网格节点的定义是相同的，使得初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分和目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的网格节点是一一对应的。由于在初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分划分网格时未考虑螺纹牙的实际几何形貌和结构参数，其外侧部分的空心圆柱体模型的外层网格节点和中间层网格节点的节点坐标难以反映螺纹杆部外螺纹表面上各点的真实坐标，因此，需要根据初始螺栓模型和目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的网格节点的一一对应关系，计算目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的外层网格节点和中间层网格节点的节点目标坐标，从而调整初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的内层网格节点和中间层网格节点的节点初始坐标为对应的节点目标坐标，即可得到目标螺栓模型。

其中，初始螺栓模型和目标螺栓模型的区别仅在于螺纹杆部外侧部分中外层网格节点和中间层网格节点的节点坐标不同，内层网格节点的节点坐标相同，而初始螺栓模型和目标螺栓模型中螺纹杆部中间部分、光滑杆部和螺栓头部的网格节点的节点坐标是相同的。

也即是，对于初始螺栓模型，仅需对螺纹杆部外侧部分的外层网格节点和中间层网格节点的节点初始坐标进行调整，无需对螺纹杆部中间部分、光滑杆部和螺栓头部的网格节点的节点初始坐标进行调整。

参见图18，为了方便区别初始螺栓模型或目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的不同网格节点，以及初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分和目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的网格节点的一一对应关系，在调整网格节点坐标之前，根据预设的网格划分参数，分别沿径向、轴向和周向对初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的空心圆柱体模型上的网格节点进行标记：

沿螺纹杆部外侧部分的径向由内往外依次标记为第0层、第1层、…、第h层、…、第(t-1)层和第t层；

沿螺纹杆部外侧部分的轴向由下往上依次标记为第0层、第1层、…、第g层、…、第(m-1)层和第m层；

沿螺纹杆部外侧部分的周向逆时针标依次记为第1层、第2层、…、第v层、…、第(n-1)层和第n层。

基于上述节点标记结果，初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的任意一个网格节点的节点坐标都可以使用h、g和v三个数值来表示，则初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的任意一个网格节点的节点坐标可以记作(x_hgv，y_hgv，z_hgv)，任意一个网格节点到螺栓中心轴线之间的轴心距可以记作R_hgv，0≤h≤t，0≤g≤m，0≤v≤n。

在一些实施例中，若螺纹连接部件包括螺栓，如图19所示，上述步骤230的实现过程可以包括以下子步骤：

步骤2321：确定初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二外层节点初始坐标、第二中间层节点初始坐标、第二内层节点初始坐标和第二螺纹牙曲面函数。

其中，基于上述节点分布和标记结果，在初始螺栓模型中，螺纹杆部外侧部分中第二外层节点初始坐标可以表示为(x_0gv，y_0gv，z_0gv)；第二中间层节点初始坐标可以表示为(x_hgv，y_hgv，z_hgv)，1≤h≤(t-1)；第二内层节点初始坐标可以表示为(x_tgv，y_tgv，z_tgv)。

需要说明的是，初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的各层网格节点的初始节点坐标是在预设的第二空间坐标系内确定的坐标值，第二空间坐标系的坐标原点在初始螺栓模型对应的实心圆柱体的底面中心，z轴沿着初始螺栓模型的轴向方向，x轴和y轴在与轴线垂直的平面内。

参见前文说明，由于目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的网格节点的实际坐标可以反映待建模的螺栓中螺纹杆部的真实几何形貌，因此，此处的第二螺纹牙曲面函数即用于描述目标螺栓模型中螺纹杆部外螺纹表面上任一网格节点的轴向高度、方位角和轴心距之间的关系。其中，轴向高度即为对应网格节点的节点初始坐标中z轴坐标值。

步骤2323：根据第二外层节点初始坐标和第二螺纹牙曲面函数，确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点目标坐标。

在一种可能的实现方式中，步骤2323的实现过程可以为：根据第二外层节点初始坐标，确定初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的外层网格节点在预设的第二空间坐标系中的第二外层节点方位角；根据第二外层节点初始坐标和第二外层节点方位角，通过第二螺纹牙曲面函数确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点轴心距；根据第二外层节点方位角、第二外层节点轴心距和第二外层节点初始坐标，确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点目标坐标。

作为一个示例，基于第二外层节点初始坐标(x_0gv，y_0gv，z_0gv)，可以通过下述公式(13)计算初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的外层网格节点在第二空间坐标系中的第二外层节点方位角θ_0gv：

式中，0≤g≤m，0≤v≤n，且均为整数。

然后，将初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二外层节点初始坐标中z轴坐标值z_0gv和第二外层节点方位角θ_0gv代入上述公式(7)所示的第二螺纹牙曲面函数中，即可计算出目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的外层网格节点(即目标螺栓模型中螺纹杆部外螺纹表面的网格节点)与螺栓中心轴线之间的第二外层节点轴心距R′_0gv。

进一步地，根据第二外层节点方位角θ_0gv、第二外层节点轴心距R′_0gv和第二外层节点初始坐标中z轴坐标值z_0gv，通过下述公式(14)所示的极坐标方程，计算目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二外层节点目标坐标(x′_0gv，y′_0gv，z′_0gv)。

其中，在计算目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二外层节点目标坐标时，其外层网格节点的轴向高度是不变的，所以，对于初始螺栓模型和目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分中相互对应的外层网格节点，其第二外层节点初始坐标和第二外层节点目标坐标的z轴坐标值是相同的。

步骤2325：根据第二外层节点初始坐标、第二内层节点初始坐标和第二螺纹牙曲面函数，获取目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二中间层节点轴心距。

在一种可能的实现方式中，步骤2325的实现过程可以为：根据第二外层节点初始坐标，计算初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的内层网格节点在预设的第二空间坐标系中的第二外层节点方位角，根据第二内层节点初始坐标计算初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的外层网格节点在预设的第二空间坐标系中的第二内层节点方位角；根据第二外层节点初始坐标和第二外层节点方位角，通过第二螺纹牙曲面函数确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点轴心距，根据第二内层节点初始坐标和第二内层节点方位角，通过第二螺纹牙曲面函数确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二内层节点轴心距；根据第二外层节点轴心距和第二内层节点轴心距，采用线性插值算法确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二中间层轴心距。

也即是，先基于第二外层节点初始坐标(x_0gv，y_0gv，z_0gv)，通过上述公式(13)计算初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的外层网格节点在第二空间坐标系中的第二外层节点方位角θ_0gv；同理，基于第二内层节点初始坐标(x_tgv，y_tgv，z_tgv)，通过上述公式(13)计算初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的内层网格节点在第二空间坐标系中的第二内层节点方位角θ_tgv。

然后，将初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二外层节点初始坐标中z轴坐标值z_0gv和第二外层节点方位角θ_0gv代入上述公式(7)所示的第二螺纹牙曲面函数中，即可计算出目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分中对应的外层网格节点(即目标螺栓模型中螺纹杆部外螺纹表面的网格节点)与螺栓中心轴线之间的第二外层节点轴心距R′_0gv；同理，将初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二内层节点初始坐标中z轴坐标值z_tgv和第二内层节点方位角θ_tgv代入上述公式(7)所示的第二螺纹牙曲面函数中，即可计算出目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分中对应的内层网格节点(即目标螺栓模型中靠近中间部分的网格节点)与螺栓中心轴线之间的第二内层节点轴心距R′_tgv。

然后，利用第二外层节点轴心距R′_0gv和第二内层节点轴心距R′_tgv，使用线性插值的方法计算依次目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的所有中间层网格节点至螺栓中心轴线的第二中间层节点轴心距R′_hgv。

作为一个示例，该第二中间层节点轴心距R′_hgv可以按照下述公式(15)计算：

式中，1≤h≤(t-1)，0≤g≤m，0≤v≤n，且均为整数。

需要说明的是，在通过线性插值的方法计算中间层网格节点的第二中间层节点轴心距时，内层网格节点、中间层网格节点和外层网格节点必须处于同一轴向高度上。也即是，上述公式(15)中的第二内层节点轴心距R′_tgv、第二外层节点轴心距R′_0gv和第二中间层节点轴心距R′_hgv中的g、v必须相同，仅h值不同。

步骤2327：根据第二中间层节点初始坐标和第二中间层节点轴心距，确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二中间层节点目标坐标。

同理，基于初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二中间层节点初始坐标(x_hgv，y_hgv，z_hgv)，通过上述公式(13)计算中间层网格节点在上述第二空间坐标系中的第二中间层节点方位角θ_hgv。

然后，根据第二中间层节点方位角θ_hgv、第二中间层节点轴心距R′_hgv和第二中间层节点初始坐标中z轴坐标值z_hgv，通过下述公式(16)所示的极坐标方程，计算目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二中间层节点目标坐标(x′_hgv，y′_hgv，z′_hgv)。

同理，在计算目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二中间层节点目标坐标时，其中间层网格节点的轴向坐标是不变的，所以，对于初始螺栓模型和目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分相对应的中间层网格节点，其第二中间层节点初始坐标和第二中间层节点目标坐标的z轴坐标值是相同的。

步骤2329：将初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二外层节点初始坐标调整为第二外层节点目标坐标，将初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二中间层节点初始坐标调整为第二中间层节点目标坐标，得到目标螺栓模型。

参见图20，将第二外层节点初始坐标(x_0gv，y_0gv，z_0gv)调整为(x′_0gv，y′_0gv，z′_0gv)，即可完成一个第二螺距内所有外螺纹表面网格节点的坐标调整操作。

参见图21，将第二中间层节点初始坐标(x_hgv，y_hgv，z_hgv)调整为(x′_hgv，y′_hgv，z′_hgv)，即可完成一个第二螺距内中间层网格节点的坐标调整操作。

参见图22，经过上述调整外层网格节点坐标和中间层网格节点坐标的操作，即可完成一个第二螺距内的初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的网格节点坐标调整。

如此，对于初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的所有螺距内的网格节点，均按照上述步骤重复执行节点坐标调整操作，即可得到整个螺栓的目标有限元模型(参见图10b所示的目标螺栓模型)。

需要说明的是，对于一个螺栓中的螺纹杆部而言，所包含的第二螺距数不一定是整数，其中也可能包含有不完整的螺距段。对于不完整的螺距段，也可以通过上述步骤2321-步骤2329对不完整螺距段内的网格节点坐标进行调整。

应该理解的是，对于螺纹杆部中不完整的螺距段，上述第二螺纹牙曲面函数(即公式(7))中Z_b的最大值不再是P₂，而是该不完整螺距段的实际高度值。

(3)若螺纹连接部件包括螺栓和螺母，则对应的初始有限元模型包括初始螺栓模型和初始螺母模型，对应的目标有限元模型包括目标螺栓模型和目标螺母模型。

在此确定目标有限元模型的实现过程可以参见前文说明，分别构建目标螺栓模型和目标螺母模型，从而得到该螺纹连接部件的目标有限元模型，在此不再赘述。

在一些实施例中，基于上述步骤210-步骤230所示的螺纹连接部件的有限元建模方法，可以生成螺纹连接部件的有限元网格自动划分软件，在软件界面中输入待建模的螺纹连接部件的螺纹参数后，参见图9b和图10b，运行该计算机程序，即可自动构建初始有限元模型，并自动调整初始有限元模型中的网格节点的节点坐标，从而完成螺纹连接部件的有限元网格的自动划分，提高建模效率。

在上述螺纹连接部件的有限元建模方法中，通过获取待建模的螺纹连接部件的螺纹参数，然后基于螺纹参数和预设的网格划分参数，构建螺纹连接部件的初始有限元模型，进而对初始有限元模型中的网格节点坐标进行调整，得到螺纹连接部件的目标有限元模型。其中，构建的初始有限元模型包括多个规则分布的六面体网格。由此可见，本申请并非基于螺纹参数，对螺纹连接部件直接进行一体化建模，而是先根据螺纹连接部件的螺纹参数，构建包括多个规则分布的六面体网格的初始有限元模型，然后对初始有限元模型中的网格节点坐标进行调整，得到目标有限元模型。如此，通过先快速构建初始有限元模型，再细化调整网格节点坐标的方式，使得构建的目标有限元模型中的六面体网格分布均匀，网格质量较高，能够准确反映螺纹连接部件的真实几何形貌，从而提高了螺纹连接部件的建模速率和建模精度。

应该理解的是，虽然上述实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

基于上述螺纹连接部件的有限元建模方法，采用相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述螺纹连接部件的有限元建模方法所对应的螺纹连接部件的有限元建模装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法实施例中所记载的实现方案相似。

在一些实施例中，如图23所示，螺纹连接部件的有限元建模装置300包括参数获取模块310、建模模块320和调整模块330；其中：

参数获取模块310，用于获取待建模的螺纹连接部件的螺纹参数；

建模模块320，用于基于螺纹参数和预设的网格划分参数，构建螺纹连接部件的初始有限元模型；初始有限元模型包括多个规则分布的六面体网格；

调整模块330，用于对初始有限元模型中的网格节点坐标进行调整，得到螺纹连接部件的目标有限元模型。

在其中一些实施例中，建模模块320，包括：

建模单元，用于根据螺纹参数，构建螺纹连接部件对应的三维圆柱体模型；

网格划分单元，用于按照网格划分参数，对三维圆柱体模型进行网格划分处理，得到螺纹连接部件的初始有限元模型。

在其中一些实施例中，网格划分参数包括径向划分层数、轴向划分层数和周向划分层数；

网格划分单元，具体用于：

按照根据径向划分层数、轴向划分层数和周向划分层数将三维圆柱体模型划分成结构化网格，得到螺纹连接部件的初始有限元模型。

在其中一些实施例中，螺纹连接部件包括螺母和/或螺栓，螺栓包括螺栓头部和螺栓杆部，螺栓杆部包括螺纹杆部；

若螺纹连接部件包括螺母，则螺纹参数包括：内螺纹大径、内螺纹中径、内螺纹小径、第一螺距、第一螺纹总高度、螺母外径；

若螺纹连接部件包括螺栓，则螺纹参数包括：外螺纹大径、外螺纹中径、外螺纹小径、第二螺距、第二螺纹总高度、螺栓头部厚度、螺栓头部直径。

在其中一些实施例中，若螺纹连接部件包括螺母，则对应的初始有限元模型包括初始螺母模型，目标有限元模型包括目标螺母模型，且初始螺母模型和目标螺母模型中的网格节点一一对应；

则调整模块330，包括：

螺母数据获取单元，用于确定初始螺母模型中的第一内层节点初始坐标、第一中间层节点初始坐标、第一外层节点初始坐标和第一螺纹牙曲面函数；第一螺纹牙曲面函数用于描述目标螺母模型中内螺纹表面上任一网格节点的轴向高度、方位角和轴心距之间的关系；

第一内层坐标计算单元，用于根据第一内层节点初始坐标和第一螺纹牙曲面函数，确定目标螺母模型中对应的第一内层节点目标坐标；

第一中间层轴心距计算单元，用于根据第一内层节点初始坐标、第一外层节点初始坐标和第一螺纹牙曲面函数，获取目标螺母模型中对应的第一中间层节点轴心距；

第一中间层坐标计算单元，用于根据第一中间层节点初始坐标和第一中间层节点轴心距，确定目标螺母模型中对应的第一中间层节点目标坐标；

螺母坐标调整单元，用于将初始螺母模型中的第一内层节点初始坐标调整为第一内层节点目标坐标，将初始螺母模型中的第一中间层节点初始坐标调整为第一中间层节点目标坐标，得到目标螺母模型。

在其中一些实施例中，第一内层坐标计算单元，具体用于：

根据第一内层节点初始坐标，确定初始螺母模型中内层网格节点在预设的第一空间坐标系中的第一内层节点方位角；

根据第一内层节点初始坐标和第一内层节点方位角，通过第一螺纹牙曲面函数确定目标螺母模型中对应的第一内层节点轴心距；

根据第一内层节点方位角、第一内层轴心距和第一内层节点初始坐标，确定第一内层节点目标坐标。

在其中一些实施例中，第一中间层轴心距计算单元，具体用于：

根据第一内层节点初始坐标，计算初始螺母模型中内层网格节点在预设的第一空间坐标系中的第一内层节点方位角，根据第一外层节点初始坐标计算初始螺母模型中外层网格节点在预设的第一空间坐标系中的第一外层节点方位角；

根据第一内层节点初始坐标和第一内层节点方位角，通过第一螺纹牙曲面函数确定目标螺母模型中对应的第一内层节点轴心距，根据第一外层节点初始坐标和第一外层节点方位角，通过第一螺纹牙曲面函数确定目标螺母模型中对应的第一外层节点轴心距；

根据第一内层节点轴心距和第一外层节点轴心距，采用线性插值算法确定目标螺母模型中对应的第一中间层节点轴心距。

在其中一些实施例中，若螺纹连接部件包括螺栓，则对应的初始有限元模型包括初始螺栓模型，目标有限元模型包括目标螺栓模型，且初始螺栓模型和目标螺栓模型中的网格节点一一对应；

则调整模块330，包括：

螺栓数据获取单元，用于确定初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二外层节点初始坐标、第二中间层节点初始坐标、第二内层节点初始坐标和第二螺纹牙曲面函数；螺纹杆部外侧部分是基于外螺纹小径确定的，第二螺纹牙曲面函数用于描述目标螺栓模型中螺纹杆部外螺纹表面上任一网格节点的轴向高度、方位角和轴心距之间的关系；

第二外层坐标计算单元，用于根据第二外层节点初始坐标和第二螺纹牙曲面函数，确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点目标坐标；

第二中间层轴心距计算单元，用于根据第二外层节点初始坐标、第二内层节点初始坐标和第二螺纹牙曲面函数，获取目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二中间层节点轴心距；

第二中间层坐标计算单元，用于根据第二中间层节点初始坐标和第二中间层节点轴心距，确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二中间层节点目标坐标；

螺栓坐标调整单元，用于将初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二外层节点初始坐标调整为第二外层节点目标坐标，将初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二中间层节点初始坐标调整为第二中间层节点目标坐标，得到目标螺栓模型。

在其中一些实施例中，第二外层坐标计算单元，具体用于：

根据第二外层节点初始坐标，确定初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的外层网格节点在预设的第二空间坐标系中的第二外层节点方位角；

根据第二外层节点初始坐标和第二外层节点方位角，通过第二螺纹牙曲面函数确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点轴心距；

根据第二外层节点方位角、第二外层节点轴心距和第二外层节点初始坐标，确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点目标坐标。

在其中一些实施例中，第二中间层轴心距计算单元，具体用于：

根据第二外层节点初始坐标，计算初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的内层网格节点在预设的第二空间坐标系中的第二外层节点方位角，根据第二内层节点初始坐标计算初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的外层网格节点在预设的第二空间坐标系中的第二内层节点方位角；

根据第二外层节点初始坐标和第二外层节点方位角，通过第二螺纹牙曲面函数确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点轴心距，根据第二内层节点初始坐标和第二内层节点方位角，通过第二螺纹牙曲面函数确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二内层节点轴心距；

根据第二外层节点轴心距和第二内层节点轴心距，采用线性插值算法确定目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二中间层轴心距。

需要说明的是，关于螺纹连接部件的有限元建模装置的具体限定可以参见上文中对于螺纹连接部件的有限元建模方法的限定，在此不再赘述。

而且，上述螺纹连接部件的有限元建模装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static RandomAccess Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。

应该理解的是，以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。因此，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请实施例的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种螺纹连接部件的有限元建模方法，其特征在于，包括：

获取待建模的螺纹连接部件的螺纹参数；

基于所述螺纹参数和预设的网格划分参数，构建所述螺纹连接部件的初始有限元模型；所述初始有限元模型包括多个规则分布的六面体网格；

对所述初始有限元模型中的网格节点坐标进行调整，得到所述螺纹连接部件的目标有限元模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述螺纹参数和预设的网格划分参数，构建所述螺纹连接部件的初始有限元模型，包括：

根据所述螺纹参数，构建所述螺纹连接部件对应的三维圆柱体模型；

按照所述网格划分参数，对所述三维圆柱体模型进行网格划分处理，得到所述螺纹连接部件的初始有限元模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述网格划分参数包括径向划分层数、轴向划分层数和周向划分层数；

所述按照所述网格划分参数，对所述三维圆柱体模型进行网格划分处理，包括：

按照所述径向划分层数、所述轴向划分层数和所述周向划分层数将所述三维圆柱体模型划分成结构化网格，得到所述螺纹连接部件的初始有限元模型。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述螺纹连接部件包括螺母和/或螺栓，所述螺栓包括螺栓头部和螺栓杆部，所述螺栓杆部包括螺纹杆部；

若所述螺纹连接部件包括所述螺母，则所述螺纹参数包括：内螺纹大径、内螺纹中径、内螺纹小径、第一螺距、第一螺纹总高度、螺母外径；

若所述螺纹连接部件包括所述螺栓，则所述螺纹参数包括：外螺纹大径、外螺纹中径、外螺纹小径、第二螺距、第二螺纹总高度、螺栓头部厚度、螺栓头部直径。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，若所述螺纹连接部件包括螺母，则对应的所述初始有限元模型包括初始螺母模型，所述目标有限元模型包括目标螺母模型，且所述初始螺母模型和所述目标螺母模型中的网格节点一一对应；

则所述对所述初始有限元模型中的网格节点坐标进行调整，得到所述螺纹连接部件的目标有限元模型，包括：

确定所述初始螺母模型中的第一内层节点初始坐标、第一中间层节点初始坐标、第一外层节点初始坐标和第一螺纹牙曲面函数；第一螺纹牙曲面函数用于描述所述目标螺母模型中内螺纹表面上任一网格节点的轴向高度、方位角和轴心距之间的关系；

根据所述第一内层节点初始坐标和所述第一螺纹牙曲面函数，确定所述目标螺母模型中对应的第一内层节点目标坐标；

根据所述第一内层节点初始坐标、所述第一外层节点初始坐标和所述第一螺纹牙曲面函数，获取所述目标螺母模型中对应的第一中间层节点轴心距；

根据所述第一中间层节点初始坐标和所述第一中间层节点轴心距，确定所述目标螺母模型中对应的第一中间层节点目标坐标；

将所述初始螺母模型中的第一内层节点初始坐标调整为所述第一内层节点目标坐标，将所述初始螺母模型中的第一中间层节点初始坐标调整为所述第一中间层节点目标坐标，得到所述目标螺母模型。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一内层节点初始坐标和所述第一螺纹牙曲面函数，确定所述目标螺母模型中对应的第一内层节点目标坐标，包括：

根据所述第一内层节点初始坐标，确定所述初始螺母模型中内层网格节点在预设的第一空间坐标系中的第一内层节点方位角；

根据所述第一内层节点初始坐标和所述第一内层节点方位角，通过所述第一螺纹牙曲面函数确定所述目标螺母模型中对应的第一内层节点轴心距；

根据所述第一内层节点方位角、所述第一内层轴心距和所述第一内层节点初始坐标，确定所述第一内层节点目标坐标。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一内层节点初始坐标、所述第一外层节点初始坐标和所述第一螺纹牙曲面函数，获取所述目标螺母模型中对应的第一中间层节点轴心距，包括：

根据所述第一内层节点初始坐标，计算所述初始螺母模型中内层网格节点在预设的第一空间坐标系中的第一内层节点方位角，根据所述第一外层节点初始坐标计算所述初始螺母模型中外层网格节点在预设的第一空间坐标系中的第一外层节点方位角；

根据所述第一内层节点初始坐标和所述第一内层节点方位角，通过所述第一螺纹牙曲面函数确定所述目标螺母模型中对应的第一内层节点轴心距，根据所述第一外层节点初始坐标和所述第一外层节点方位角，通过所述第一螺纹牙曲面函数确定所述目标螺母模型中对应的第一外层节点轴心距；

根据所述第一内层节点轴心距和所述第一外层节点轴心距，采用线性插值算法确定所述目标螺母模型中对应的第一中间层节点轴心距。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，若所述螺纹连接部件包括螺栓，则对应的所述初始有限元模型包括初始螺栓模型，所述目标有限元模型包括目标螺栓模型，且所述初始螺栓模型和所述目标螺栓模型中的网格节点一一对应；

则所述对所述初始有限元模型中的网格节点坐标进行调整，得到所述螺纹连接部件的目标有限元模型，包括：

确定所述初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二外层节点初始坐标、第二中间层节点初始坐标、第二内层节点初始坐标和第二螺纹牙曲面函数；所述螺纹杆部外侧部分是基于所述外螺纹小径确定的，所述第二螺纹牙曲面函数用于描述目标螺栓模型中螺纹杆部外螺纹表面上任一网格节点的轴向高度、方位角和轴心距之间的关系；

根据所述第二外层节点初始坐标和所述第二螺纹牙曲面函数，确定所述目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点目标坐标；

根据所述第二外层节点初始坐标、所述第二内层节点初始坐标和所述第二螺纹牙曲面函数，获取所述目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二中间层节点轴心距；

根据所述第二中间层节点初始坐标和所述第二中间层节点轴心距，确定所述目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二中间层节点目标坐标；

将所述初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二外层节点初始坐标调整为所述第二外层节点目标坐标，将所述初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的第二中间层节点初始坐标调整为所述第二中间层节点目标坐标，得到所述目标螺栓模型。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二外层节点初始坐标和所述第二螺纹牙曲面函数，确定所述目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点目标坐标，包括：

根据所述第二外层节点初始坐标，确定所述初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的外层网格节点在预设的第二空间坐标系中的第二外层节点方位角；

根据所述第二外层节点初始坐标和所述第二外层节点方位角，通过所述第二螺纹牙曲面函数确定所述目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点轴心距；

根据所述第二外层节点方位角、所述第二外层节点轴心距和所述第二外层节点初始坐标，确定所述目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点目标坐标。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二外层节点初始坐标、所述第二内层节点初始坐标和所述第二螺纹牙曲面函数，获取所述目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二中间层节点轴心距，包括：

根据所述第二外层节点初始坐标，计算所述初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的内层网格节点在预设的第二空间坐标系中的第二外层节点方位角，根据所述第二内层节点初始坐标计算所述初始螺栓模型中螺纹杆部外侧部分的外层网格节点在预设的第二空间坐标系中的第二内层节点方位角；

根据所述第二外层节点初始坐标和所述第二外层节点方位角，通过所述第二螺纹牙曲面函数确定所述目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二外层节点轴心距，根据所述第二内层节点初始坐标和所述第二内层节点方位角，通过所述第二螺纹牙曲面函数确定所述目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二内层节点轴心距；

根据所述第二外层节点轴心距和所述第二内层节点轴心距，采用线性插值算法确定所述目标螺栓模型中螺纹杆部外侧部分对应的第二中间层轴心距。

11.一种螺纹连接部件的有限元建模装置，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取待建模的螺纹连接部件的螺纹参数；

建模模块，用于基于所述螺纹参数和预设的网格划分参数，构建所述螺纹连接部件的初始有限元模型；所述初始有限元模型包括多个规则分布的六面体网格；

调整模块，用于对所述初始有限元模型中的网格节点坐标进行调整，得到所述螺纹连接部件的目标有限元模型。

12.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器从所述存储器中调用并执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至10中任一项所述的方法的步骤。