CN117235926A - 减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法 - Google Patents
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Abstract
减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法，包括以下步骤：S1:在有限元软件中对减速机壳体中不同规格的螺栓分别建立六面体网格模型，并存储形成螺栓网格模型数据库；S2:获得减速机总配装模型中各螺栓基准点的装配坐标值，并写入脚本程序可调用的存储介质中形成文本文档；S3:基于螺栓网格模型数据库和装配坐标值的文本文档在有限元软件中建立减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型，并批量设置多螺栓预紧力。本发明大大减少了仿真分析前处理重复性工作，降低了前处理建模的出错率，提升前处理建模工作效率，在建立减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型时批量设置多螺栓的预紧力，降低专业有限元软件的操作难度，提升分析求解精度和速度。
Description
技术领域
本发明涉及减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法，属于减速机壳体结构有限元仿真技术领域。
壳体结合面面压分析是一种用于评估减速机、变速器等壳体结合面接触压力分布和变形情况的技术。在减速机中，壳体通常由多个部件组成，它们通过螺栓使结合面连接在一起。这些结合面的接触状态和面压分布对于减速机的性能和可靠性至关重要。在进行壳体结合面面压分析时，使用有限元分析方法是常见的做法。有限元分析是一种数值分析方法，通过将结构离散为有限数量的元素，并在每个元素上进行力学计算来模拟结构的行为。利用有限元分析方法对减速机壳体结合面面压进行分析的重点在于：
大变形和非线性行为：在合箱螺栓分析中，由于螺栓受到预紧力和外部载荷的作用，可能会导致较大的变形和非线性行为。这需要使用非线性有限元分析方法来模拟螺栓的行为，并考虑材料的非线性特性。
接触分析：在合箱螺栓分析中，需要考虑螺栓、螺母和壳体之间的接触行为。这可能涉及到接触区域的定义、摩擦系数的确定以及接触状态的模拟。合理的接触分析可以更准确地预测螺栓连接的应力分布和变形情况，合理的接触分析需要依靠准确的网格模型。
网格划分：为了进行有限元分析，需要对壳体和螺栓进行适当的网格划分。在合箱螺栓分析中，螺栓和壳体之间的接触区域通常需要更加精细的网格划分，以捕捉接触行为的细节。合理的网格划分可以提高分析的准确性和计算效率。
预紧力的建模：准确建模预紧力的施加是合箱螺栓分析的关键。预紧力的大小和分布对螺栓连接的应力分布和变形有重要影响。需要根据实际情况，选择适当的预紧力模型，并考虑螺栓松动和失效的可能性。
传统的螺栓模型网格划分由于整个壳体的分析模型螺栓较多，通常采用非结构化网格自动划分生成四面体网格，在生成四面体网格之前需要将螺栓模型截断使螺栓网格内部产生一个平面用来添加螺栓预紧力，仿真分析工程师需要花费大量的时间用在模型前处理，而且由于螺栓模型采用的非结构化网格划分使计算效率低且精度较差。
发明内容
本发明提供的减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法，大大减少了仿真分析前处理重复性工作，降低了前处理建模的出错率，提升前处理建模工作效率，在建立减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型时批量设置多螺栓的预紧力，降低专业有限元软件的操作难度，提升分析求解精度和速度。
为达到上述目的，本发明采用的技述方案是：
减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:在有限元软件中对减速机壳体中不同规格的螺栓分别建立六面体网格模型，并存储形成螺栓网格模型数据库；
S2:获得减速机总配装模型中各螺栓基准点的装配坐标值，并写入脚本程序可调用的存储介质中形成文本文档；
S3:基于螺栓网格模型数据库和装配坐标值的文本文档在有限元软件中建立减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型，并批量设置多螺栓预紧力。
优选的，在有限元软件中对减速机壳体中不同规格的螺栓分别进行结构化网格划分以建立六面体网格模型，每个六面体网格模型形成的网格文件存储在仿真分析数库中，形成螺栓网格模型数据库。
优选的，步骤S2具体是指：
首先，在三维软件中建立减速机壳体总配装模型，并获取总装配坐标系下各个螺栓基准点的XYZ三个方向的装配坐标值；
然后，将各个螺栓基准点的XYZ三个方向的装配坐标值写入至存储介质的文本文档中。
优选的，有限元软件为Abaqus软件，步骤S3具体是指在有限元软件中基于螺栓网格模型数据库和装配坐标值的文本文档通过二次开发创建内核脚本程序和GUI插件程序，并将内核脚本程序和GUI插件程序关联，GUI插件程序通过交互对话框输入参数传递给内核脚本程序驱动有限元软件自动建立减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型。
优选的，通过交互对话框输入参数包括螺栓网格文件名称、螺栓数量、预紧力。
优选的，内核脚本程序根据GUI插件程序的交互对框输入的参数调出所需螺栓的六面体网格模型至减速机壳体总装配模型中，对螺栓在减速机壳体总装配模型中的预紧力进行批量设置,得到减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型。
优选的，在有限元软件中通过Abaqus二次开发技术用PYTHON语言编写内核脚本程序。
优选的，在有限元软件中通过Abaqus二次开发技术用ABAQUS内部RSG构造器和GUI工具包创建GUI插件程序。
发明的有益效果是：
本发明的减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法中对减速机壳体中不同规格的螺栓分别建立六面体网格模型，并存储形成螺栓网格模型数据库，螺栓的六面体网格模型可被反复调用，丰富仿真分析数据库数据，大大减少了仿真分析前处理重复性工作，降低了前处理建模的出错率，提升前处理建模工作效率。减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型中所有螺栓模型均为六面体网格模型，提升壳体结合面面压数值分析的效率和精度，为设计更加合理的螺栓预紧力和壳体合箱螺栓分布奠定基础，在建立减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型时批量设置多螺栓的预紧力，降低专业有限元软件的操作难度，提升分析求解精度和速度。
附图说明
图1为减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法的流程图。
具体实施方式
下面结合图1对本发明的实施例做详细说明。
减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:在有限元软件中对减速机壳体中不同规格的螺栓分别建立六面体网格模型，并存储形成螺栓网格模型数据库；
S2:获得减速机总配装模型中各螺栓基准点的装配坐标值，并写入脚本程序可调用的存储介质中形成文本文档；
S3:基于螺栓网格模型数据库和装配坐标值的文本文档在有限元软件中建立减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型，并批量设置多螺栓预紧力。
以上所述的减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法中对减速机壳体中不同规格的螺栓分别建立六面体网格模型，并存储形成螺栓网格模型数据库，螺栓的六面体网格模型可被反复调用，丰富仿真分析数据库数据，大大减少了仿真分析前处理重复性工作，降低了前处理建模的出错率，提升前处理建模工作效率。减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型中所有螺栓模型均为六面体网格模型，提升壳体结合面面压数值分析的效率和精度，为设计更加合理的螺栓预紧力和壳体合箱螺栓分布奠定基础，在建立减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型时批量设置多螺栓的预紧力，降低专业有限元软件的操作难度，提升分析求解精度和速度。
其中，在有限元软件中对减速机壳体中不同规格的螺栓分别进行结构化网格划分以建立六面体网格模型，每个六面体网格模型形成的网格文件存储在仿真分析数库中，形成螺栓网格模型数据库。针对不同规格的螺栓划分结构化网格，网格文件存储在仿真分析数据库，螺栓的六面体网格模型可被反复调用，丰富仿真分析数据库数据，大大减少了仿真分析前处理重复性工作。
其中，步骤S2具体是指：
首先，在三维软件中建立减速机壳体总配装模型，并获取总装配坐标系下各个螺栓基准点的XYZ三个方向的装配坐标值；
然后，将各个螺栓基准点的XYZ三个方向的装配坐标值写入至存储介质的文本文档中。在三维软件如Creo或ug中建立减速机壳体总配装模型并获得减速机壳体总装配模型中各螺栓基准点的坐标值，在限元软件件在二次开发时通过脚本程序调用存储介质中相应的文本文档，以便在有限元软件中将螺栓的六面体网格模型调至减速机壳体总装配模型相应的坐标位置中。
其中，有限元软件为Abaqus软件，步骤S3具体是指在有限元软件中基于螺栓网格模型数据库和装配坐标值的文本文档通过二次开发创建内核脚本程序和GUI插件程序，并将内核脚本程序和GUI插件程序关联，GUI插件程序通过交互对话框输入参数传递给内核脚本程序驱动有限元软件自动建立减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型。通过交互对话框输入参数包括螺栓网格文件名称、螺栓数量、预紧力。在建立减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型时批量设置多螺栓的预紧力，降低专业有限元软件的操作难度，提升分析求解精度和速度。
其中，内核脚本程序根据GUI插件程序的交互对框输入的参数调出所需螺栓的六面体网格模型至减速机壳体总装配模型中，对螺栓在减速机壳体总装配模型中的预紧力进行批量设置,得到减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型。根据减速机壳体中螺栓的数量和分布位置，将螺栓的六面体网格模型调到减速机壳体总装配模型中并批量设置多螺栓的预紧力，得到减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型，降低建模操作难度，交互式模建效率高。
其中，在有限元软件中通过Abaqus二次开发技术用PYTHON语言编写内核脚本程序。在有限元软件中通过Abaqus二次开发技术用ABAQUS内部RSG构造器和GUI工具包创建GUI插件程序。利用Abaqus二次开发技术形成交互式建模，使有限元建模操作更简单。
以上结合附图对本发明的实施例的技述方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技述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，都属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:在有限元软件中对减速机壳体中不同规格的螺栓分别建立六面体网格模型，并存储形成螺栓网格模型数据库；
S2:获得减速机总配装模型中各螺栓基准点的装配坐标值，并写入脚本程序可调用的存储介质中形成文本文档；
S3:基于螺栓网格模型数据库和装配坐标值的文本文档在有限元软件中建立减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型，并批量设置多螺栓预紧力。
2.根据权利要求1所述的减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法，其特征在于：在有限元软件中对减速机壳体中不同规格的螺栓分别进行结构化网格划分以建立六面体网格模型，每个六面体网格模型形成的网格文件存储在仿真分析数库中，形成螺栓网格模型数据库。
3.根据权利要求2所述的减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法，其特征在于：步骤S2具体是指：
首先，在三维软件中建立减速机壳体总配装模型，并获取总装配坐标系下各个螺栓基准点的XYZ三个方向的装配坐标值；
然后，将各个螺栓基准点的XYZ三个方向的装配坐标值写入至存储介质的文本文档中。
4.根据权利要求1所述的减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法，其特征在于：有限元软件为Abaqus软件，步骤S3具体是指在有限元软件中基于螺栓网格模型数据库和装配坐标值的文本文档通过二次开发创建内核脚本程序和GUI插件程序，并将内核脚本程序和GUI插件程序关联，GUI插件程序通过交互对话框输入参数传递给内核脚本程序驱动有限元软件自动建立减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型。
5.根据权利要求1所述的减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法，其特征在于：通过交互对话框输入参数包括螺栓网格文件名称、螺栓数量、预紧力。
6.根据权利要求1所述的减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法，其特征在于：内核脚本程序根据GUI插件程序的交互对框输入的参数调出所需螺栓的六面体网格模型至减速机壳体总装配模型中，对螺栓在减速机壳体总装配模型中的预紧力进行批量设置,得到减速机壳体合箱多螺栓参数化仿真分析模型。
7.根据权利要求6所述的减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法，其特征在于：在有限元软件中通过Abaqus二次开发技术用PYTHON语言编写内核脚本程序。
8.根据权利要求6所述的减速机壳体合箱多螺栓仿真分析建模方法，其特征在于：在有限元软件中通过Abaqus二次开发技术用ABAQUS内部RSG构造器和GUI工具包创建GUI插件程序。
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