[发明专利]一种应用于柔性线线高副约束简化模型的实现方法

权利要求书

1.一种应用于柔性线线高副约束简化模型的实现方法，其特征在于，将具有至少一个圆弧面为接触面构成的工件定义为柔性构件A，将柔性构件A与滚子之间的相互接触约束简化为柔性线线高副约束模型，具体过程为：

第一步 柔性线实现

柔性构件A与滚子作用的面定义为柔性构件A的工作面，将柔性构件A进行网格划分，将柔性构件A的工作面中线上的网格节点作为柔性样条曲线的型值点，借助所述型值点反求控制点，利用控制点构造B样条曲线，将B样条曲线定义为动态柔性线；

第二步 约束处理

在滚子与柔性构件A工作面中线的接触处添加一个哑物体，在哑物体与第一步中的动态柔性线之间设置点线约束，用于约束哑物体仅能沿着柔性线滑动，同时在哑物体和滚子间设置面约束，用于约束哑物体只能在过滚子轴线和滚子与柔性构件A工作面切点的平面内相对运动，将滚子与支撑滚子的环约束成铰链约束；

第三步 载荷处理

选取滚子的对称面与柔性构件A工作面的接触点，在哑物体和接触点间定义虚拟弹簧力，在柔性构件A工作面的中心线的每个节点上添加柔性构件A与滚子之间的矢量力；以中心线节点与哑物体的距离作为变量，利用形函数对中心线节点与哑物体的距离进行插值，将获取插值节点处的形函数的值与虚拟弹簧力相乘，获得该节点矢量力的分配量，最终借助跨越哑物体的两个邻近节点矢量力等效近似虚拟弹簧力的作用，从而实现滚子和柔性构件A间的载荷加载；

第四步 滚子驱动角度计算

将哑物体和第一步中的柔性线向滚子中截面投影，滚子中截面定义为过滚子轴线中点与滚子轴线垂直的截面，生成虚拟点和虚拟线，虚拟点处虚拟线的主法矢方向N(ξ)为：

N(ξ)＝B(ξ)×T(ξ)＝(P′(ξ)×P″(ξ))×P′(ξ)

其中：ξ为哑物体投影点对应的参数；利用SYSARY函数实时获取哑物体的坐标P(ξ)，从而获得P′(ξ)、P″(ξ)，P′(ξ)、P″(ξ)分别为P(ξ)的一阶和二阶导数，利用N(ξ)换算成柔性线的法线与全局坐标系下垂直方向的夹角，利用所述夹角为第二步中铰链约束处添加角度驱动，从而实现对滚子的驱动，确保滚子在同一点处与柔性线始终处于相切状态；

第一步到第四步实现了对柔性构件A与滚子相互作用模型的简化；

其中，所述虚拟弹簧力为：F_x＝kx^e，其中，k为虚拟弹簧的弹性系数，F_x为在柔性构件A工作面法向方向上的分力，x为滚子切点与哑物体间的法向位移；F_y＝0，F_y为柔性构件A工作面切线方向的力；F_z为柔性构件A侧向方向的力，z为滚子切点与哑物体间的侧向位移，δ为柔性构件A侧面与滚子支耳的间隙。

2.如权利要求1所述一种应用于柔性线线高副约束简化模型的实现方法，其特征在于，利用形函数对中心线节点与哑物体的距离进行插值为：根据哑物体所在位置与节点的关系，将虚拟力等效分配到哑物体相邻两个节点的矢量力上，设这两节点的矢量力编号为b和b+1，则：

其中F_i^b、F_i^b+1分别为编号为b和b+1矢量力的等效节点矢量力，i＝x,y,z，D_b,b+1为哑物体临近两节点的距离，D_b,d为b节点与哑物体的距离。

3.如权利要求1所述一种应用于柔性线线高副约束简化模型的实现方法，其特征在于，仿真过程为：柔性线实现的第一步就是借助CBKSUB实时获取柔性线的型值点，并将型值点传输给CURSUB构造柔性B样条曲线。

4.如权利要求1所述一种应用于柔性线线高副约束简化模型的实现方法，其特征在于，第三步中载荷处理过程进一步为：利用VFOSUB完成柔性构件A与滚子相互作用的线性约束高副载荷处理。