[发明专利]一种生成一般化螺纹精密有限元模型的方法

权利要求书

1.一种生成一般化螺纹精密有限元模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取螺栓的基本物理参数和有限元网格节点数据，并将有限元网格节点数据的笛卡尔坐标转换至柱坐标，其中，有限元网格节点数据包括螺纹有限元网格节点和螺母有限元网格节点；

S2：根据螺栓的基本物理参数判断是否生成外螺纹轮廓，若是则进入步骤S3，否则进入步骤S4；

S3：对螺纹有限元网格节点进行轮廓偏移操作，并进入步骤S4；

S4：根据螺栓的基本物理参数判断是否生成内螺纹轮廓，若是则进入步骤S5，否则进入步骤S6；

S5：对螺母有限元网格节点进行轮廓偏移操作，并进入步骤S6；

S6：将有限元网格节点数据的柱坐标转换至笛卡尔坐标，将进行轮廓偏移操作后的有限元网格节点数据替换原始有限元网格节点数据，得到一般化螺纹精密有限元模型。

2.根据权利要求1所述的生成一般化螺纹精密有限元模型的方法，其特征在于，所述步骤S1中，螺栓的基本物理参数包括螺栓物理参量、轮廓分段点和螺栓有限元网格节点信息；其中，螺栓物理参量包括公称直径d、螺纹截距P、螺距等分数N_P、密集网格层数n_m、螺纹旋向、牙型角α、顶部切削量h_top、底部切削量h_root、螺纹原始三角形高度H、计算直径d₃、外螺纹的牙底半径ρ_b、内螺纹公称直径D、内螺纹中径D₂和内螺纹牙底半径ρ_n；有限元网格节点信息包括螺栓头、螺栓杆、螺母、是否生成外螺纹和是否生成内螺纹；轮廓分段点包括第一轮廓分段点θ₁、第二轮廓分段点θ₂、第三轮廓分段点θ₃和第四轮廓分段点θ₄。

3.根据权利要求2所述的生成一般化螺纹精密有限元模型的方法，其特征在于，所述第一轮廓分段点θ₁、第二轮廓分段点θ₂、第三轮廓分段点θ₃和第四轮廓分段点θ₄的计算公式分别为：

其中，h_root表示底部切削量，α表示牙型角，h_top表示顶部切削量，H表示螺纹原始三角形高度。

4.根据权利要求1所述的生成一般化螺纹精密有限元模型的方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下子步骤：

S31：获取螺纹有限元网格节点的柱坐标，并将柱坐标的r轴坐标值在到内的螺纹有限元网格节点作为多层密集网格节点，其中，n_m表示密集网格层数，d表示公称直径，h_m表示密集网格层高，N_P表示螺距等分数，P表示螺纹截距；

S32：对多层密集网格节点的最外层节点进行轮廓偏移操作，并对最外层节点与最内层节点之间的多层密集网格节点进行位置均布操作；

S33：将进行位置均布操作后柱坐标的z轴坐标值在(n_p-1)×P到n_p×P内的多层密集网格节点作为螺尾密集网格节点，其中，n_p表示绘制螺距数；

S34：设定偏移系数，利用偏移系数对螺尾密集网格节点的最外层节点进行轮廓偏移操作，以使螺尾密集网格节点的偏移量为0，并对最外层节点与最内层节点之间的螺尾密集网格节点进行位置均布操作。