[发明专利]一种计算增生装置滚轮接触力的方法

说明书

本发明涉及一种计算增生装置滚轮接触力的方法，属于结构强度分析技术领域，其采用非线性有限元分析方法，包括步骤一：输入滚轮与滑轨机构的材料塑性曲线，建立滚轮与滑轨机构的弹塑性模型；步骤二：建立滚轮与滑轨缘条接触对；步骤三：输入几何非线性条件限制；步骤四：滚轮与滑轨的局部接触区剖分为六面体网格，其他区域划分为四面体网格；步骤五：选择迭代求解器进行非线性求解。本发明的计算增生装置滚轮接触力的方法充分考虑了滚轮与滑结构的材料非线性、接触非线性以及几何非线性，并对传载进行三维实体进行超静定分析，真实模拟了结构刚度，精确获取滚轮载荷大小，具有精度高、可缩短研制周期、降低成本等。

技术领域

本发明属于结构强度分析技术领域，尤其涉及一种计算增生装置滚轮接触力的方法。

背景技术

随着现代飞机飞行性能的提高，高升力增生装置广泛采用，其中运动机构作为关键承力件，广泛采用滚轮滑轨接触形式进行集中载荷传递，由于滚轮数目多，传力大小受局部结构刚度影响，是典型的静不定结构；且滚轮载荷量级大，接触部位受力复杂，接触非线性、材料非线性、几何非线性等问题高度交织。如图1所示，图中所示的滚轮滑轨结构采用了两对滚轮，即大滚轮1’和小滚轮2’为一对，另一对大滚轮3’和小滚轮4’为一对，均与滑轨5’接触，其中1’和3’滚轮为主承力滚轮，2’和4’滚轮为次承力滚轮，且滑轨曲率较大，但是随着滚轮载荷量级的增大，接触部位受力更加复杂，现亟需一种新的分析方法对载荷分配大小进行准确模拟，这成为结构强度分析的重要内容。

关于运动机构滚轮载荷分析方法，目前主要是工程计算方法，工程计算方法将静不定机构简化为静定双支点直梁，如图2所示，图2中所示的工程直梁静定结构是将图1中所示的滚轮滑轨结构进行滚轮载荷分配得到的，滚轮载荷大小P₁＝Pa/b，P₂＝Pl/b，且不考虑结构刚度、结构非线性(材料非线性、接触非线性、几何非线性)对载荷分配的影响，不能准确对滚轮载荷分配进行表征。

发明内容

本发明的目的是提供一种计算增生装置滚轮接触力的方法，解决目前的计算几何形状复杂、运动副众多的高度静不定运动操纵机构滚轮力方法不准确的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种计算增生装置滚轮接触力的方法，所述计算增生装置滚轮接触力的方法采用非线性有限元分析方法，包括

步骤一：根据滚轮与滑轨结构局部会产生塑形流动，输入滚轮与滑轨各材料的材料弹塑性曲线，其中材料弹塑性曲线为在所述材料弹塑性曲线的预定段选取多个特征点来表述材料弹塑性曲线；

步骤二：建立滚轮与滑轨缘条接触对

根据滚轮与滑轨结构的受力状态，把所有可能的接触范围均建立接触对；

步骤三：输入几何非线性条件限制

当滚轮与滑轨结构的参数超过预定值时，几何非线性条件必须输入；

步骤四：滚轮与滑轨的局部接触区剖分为六面体网格，其他区域划分为四面体网格

根据滚轮与滑轨结构在传力过程中三种非线性耦合且应力梯度很大，理想接触收敛结果对网格依赖度高，对滑轨与滚轮局部接触区域网格单元类型采用一阶六面体单元，对于其他区域四面体网格划分；

其中所述三种非线性为材料非线性、接触非线性、几何非线性；

步骤五：选择迭代求解器进行非线性求解

根据三种非线性耦合作用过程，应力求解为反复迭代的过程，选用迭代求解器进行求解。

进一步地，所述预定段为材料弹塑性曲线的弯曲段。

进一步地，所述接触对的接触类型为带有罚函数的有摩擦接触对。

进一步地，所述参数包括滚轮滑轨结构的转动角、挠度和应变值。