[发明专利]一种零件间接触应力及其分布状态的计算方法

权利要求书

1.一种零件间接触应力及其分布状态的确定方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：测量待测零件几何外形，得到待测零件的几何参数；

步骤二：根据待测零件的几何参数建立有限元模型；并在待测零件的接触面上施加均布的接触应力σ；基于有限元模型处理后得到待测零件接触面边缘上等间隔的m个位置点的一组应变值∈＝(ε₁，ε₂，ε₃...ε_m)；

步骤三：按照等梯度法，以固定值δ为间隔，改变接触面上施加均布的接触应力的大小σ+k·δ(k＝0，1，2…)，得到k组σ-ε的关系数据；

步骤四：在待测零件装配前，在待测零件上贴附电阻应变片；电阻应变片数量为m个，贴附位置为所述步骤二中待测零件接触面边缘上等间隔的m个位置点，并测量各处的应变初值ε₀＝(ε₀₁，ε₀₂，ε₀₃...ε_0m)；

步骤五：将待测零件装配完成后，再次读取电阻应变片的值，得到各处的应变值ε₁＝(ε₁₁，ε₁₂，ε₁₃...ε_1m)；

步骤六：根据上述的∈、∈₀和∈₁计算接触面的平均应力大小；

步骤七：基于粒子群算法根据上述的∈、∈₀、∈₁和接触面的平均应力大小计算接触面的应力分布状态；具体过程如下：

7.1将待测接触面等分为n等份的矩形区域；

7.2设置终止条件为最大迭代次数max，粒子规模为M，单个粒子为n维的向量x＝(σ₁，σ₂，σ₃…σ_n)^T；

向量x为接触面上应力分布的一个可行解，向量元素σ₁，σ₂，σ₃…σ_n为接触面n个矩形区域的应力值；

基于接触面内平均应力设置位置空间

7.3设置粒子的最大速度V_max；

设置个体的适应度函数fltness(x)＝||∈₁-∈₀-∈_j||；

其中，∈_j＝(ε_i1，ε_i2，ε_i3...ε_im)表示第i次迭代求解的m个应变监测目标，∈₁-∈₀表示实测的m个应变片实测应变值组成的向量；

7.4初始化粒子速度和位置；

7.5通过ABAQUS计算每个粒子初始设置下全局最优解P_g；

7.6更新粒子的速度和位置

v_id＝ωV_id+C₁random(0，1)(P_id-X_id)+C₂random(0，1)(P_gd-X_id)，

X_id＝X_id+V_id；

其中，ω为惯性因子，其值为非负；

C₁和C₂为加速常数，C₁为每个粒子的个体学习因子，C₂为每个粒子的社会学习因子；random(0，1)表示区间[0，1]上的随机数，P_id表示第i个变量的个体极值的第d维，P_gd表示全局最优解的第d维；

7.7利用更新后的粒子速度和位置提交ABAQUS进行计算，根据适应度值得到粒子的个体最优解P_i，和全局最优解P_g；P_i表示以此循环结束后第i个个体的历史最优解；P_g表示一次循环结束后，全体的最优解；

7.8判断是否满足终止条件迭代次数达到max，若满足，则结束计算；否则重复步骤7.6-7.8直至循环结束；

7.9输出最优解best_x＝(σ₁，σ₂，σ₃…σ_n)^T，最优解为接触面的应力分布状态。