[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

说明书

本发明公开了一种应用于柔性线线高副约束简化模型的实现方法，该方法为一种应用于柔性线线高副约束简化模型的实现方法，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与滚子相互接触模型约束简化为柔性线线高副约束模型，首先基于柔性构件A与滚子作用的面定义为柔性构件A的工作面构造动态柔性线，进一步对其进行约束处理，其次对滚子与柔性构件A简化后模型进行载荷处理，最后计算滚子驱动角度，该方法能够用以克服类似于轴对称矢量喷管多体动力学仿真中机构接触多，计算稳定性差、收敛困难，且仿真结果毛刺多、计算效率低等缺点。

技术领域

发明属于仿真技术领域，具体涉及一种应用于柔性线线高副约束简化模型的实现方法。

背景技术

轴对称推力矢量喷管(AVEN)可实现全方向矢量推进，且易于改装，目前广为战斗机所采用。由于该喷管装置构成部件多(800多个)、结构复杂、部件间大部分约束依靠接触实现，是一种高度欠约束的复杂机构，而且工作过程中要承受强大的气动载荷和高温热载荷，这就使得产品的偏转效率及可靠性受到严重的挑战。受计算条件的限制，以前对其性能的了解很大程度上都依赖台架试车试验，这样很难全面获取机构中各环节的受载和动态特性，同时周期长、费用高、人力物力消耗巨大，收效事倍功半。有鉴于此，对轴对称矢量喷管开展仿真研究就显得尤为重要，但因机构中存在大量的接触，其仿真对计算资源要求甚高，一个状态点的仿真就需要几十天时间，这对于飞机总体的数据需求而言显然有些局促，如何对模型进行进一步合理简化，加速仿真数据的获取，就越发必要。公开资料显示，在提升仿真速度方面，有学者已经做了一些有益的尝试，如：采用实体板壳来离散化机构零件、用点线约束来简化部分接触建模、将密封片上的载荷等效加载在调节片上以便在模型中忽略密封片与调节片的接触影响等。这些方法的使用起到了立竿见影的效果，一个状态点的仿真时间立马就降到了三天左右，但由于喷管的实际状态点数目庞大，仿真时间也难以满足研制进度的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种应用于柔性线线高副约束简化模型的实现方法，能够用以克服类似于轴对称矢量喷管多体动力学仿真中机构接触多，计算稳定性差、收敛困难，且仿真结果毛刺多、计算效率低等缺点。

实施本发明的技术方案如下：

一种应用于柔性线线高副约束简化模型的实现方法，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