[发明专利]一种用于杆端关节金属及橡胶件间的网格划分方法

说明书

本发明公开了一种用于杆端关节金属及橡胶件间的网格划分方法，对橡胶、隔片、芯轴和外接头进行二维截面处理，处理后的二维截面包括橡胶及隔片全部截面和芯轴及外接头部分截面，为第一部分，其余部分为第二部分，对第一部分进行二维截面进行网格划分；将经网格划分后的二维截面网格旋转成三维网格，完成第一部分网格划分，得到第一部分三维网格模型；对第二部分进行几何模型处理，并对几何模型处理后的第二部分进行网格划分，得到第二部分三维网格模型；将两部分三维网格模型进行装配及绑定，完成网格划分；本发明中橡胶与金属之间不进行分割，将产品的分割面设置在金属件内部，避免了金属与橡胶绑定过程中不共节点问题，提高了应力计算精度。

技术领域

本发明属于有限元分析的网格划分技术领域，具体地，涉及一种用于杆端关节金属及橡胶件间的网格划分方法。

背景技术

杆端关节是一种安装于杆端的柔性连接，包括连杆关节和牵引杆关节、旋翼柔性连接，被广泛应用于轨道交通和航空航天等领域的操纵和动力传递系统中；杆端关节通常是由芯轴、隔片、外接头和橡胶硫化而成，按照结构形式分为单层杆端关节和多层杆端关节，其中，多层杆端关节是指包含多层橡胶和多层隔片的金属橡胶硫化杆端关节，多层杆端关节具备更好的多轴承载能力，可以同时承受较大的径向载荷、轴向载荷、扭转载荷和偏转载荷等复合载荷。

多层杆端关节在开发过程中，杆端关节疲劳寿命的评估是非常关键的项点。杆端关节疲劳寿命的评估有试验法和有限元仿真分析法，考虑到试验法的周期及成本，目前有限元仿真分析法应用越来越广泛。在前期预研和设计阶段采用有限元仿真分析法代替试验测试，减少试制和试验次数，提高杆端关节的一次性设计成功率，缩短杆端关节的开发周期，降低杆端关节的开发成本。

多层杆端关节疲劳寿命的仿真分析难点在于分析的精度及效率，如何保证既能保证计算结果的准确性，又能提高仿真分析的效率，网格划分尤为重要。按照常规网格划分的方法，是对每层橡胶和每层隔片单独划分二维和三维网格，该方法对于这类多层结构杆端关节的网格划分效率较低，尤其有些旋翼柔性连接杆端关节有三十多层橡胶和隔片，仅划分网格就需要一周时间，因此，常规的网格划分方法难以平衡满足该类多层杆端关节的仿真精度及效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于杆端关节金属及橡胶件间的网格划分方法，通过对橡胶与金属之间不进行分割，将产品的分割面设置在金属件内部，避免了金属与橡胶绑定过程中不共节点问题，提高了应力计算精度。

本发明为了解决现有技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种用于杆端关节金属及橡胶件间的网格划分方法，所述杆端关节包括橡胶、隔片、芯轴和外接头；

对所述橡胶、隔片、芯轴和外接头进行二维截面处理，所述二维截面包括所述橡胶及隔片全部截面和所述芯轴及外接头部分截面，定义为第一部分，其余部分定义为第二部分，所述第一部分轴对称，第二部分非轴对称；

对所述第一部分进行二维截面网格划分；

将经网格划分后的二维截面网格旋转成三维网格，完成第一部分网格划分，得到第一部分三维网格模型；

对所述第二部分进行几何模型处理，并对几何模型处理后的第二部分进行网格划分，得到第二部分三维网格模型；

将所述第一部分三维网格模型与所述第二部分三维网格模型进行装配及绑定，完成网格划分。

进一步地，所述二维截面处理包括对所述第一部分的橡胶及隔片全部截面和所述芯轴及外接头部分截面进行二维截面提取，提取部分为中心线右边的二分之一截面。

进一步地，所述旋转基于Hypermesh软件，具体包括以下步骤：

S1.运用spin命令，将二维截面网格绕X轴旋转360度，得到第一部分的二分之一的三维网格模型；

S2.将所述二分之一的三维网格模型运用reflect的命令，以YZ平面进行映射，得到完整的三维网格模型；