[发明专利]一种金属橡胶优化设计与性能预报方法

摘要

一种金属橡胶优化设计与性能预报方法，它首先根据金属橡胶毛坯铺设轨迹的规划结果建立毛坯几何模型；然后利用无网格数值分析方法处理全部线匝离散单元的变形问题，再根据金属橡胶毛坯在冲压模具中的边界约束及内部接触线匝之间的约束条件建立动态数值计算模型，并通过该模型的输出重构冲压成型后金属橡胶制品的组织结构；之后对金属橡胶制品的组织结构进行简化，提取出唯象分析模型；最后从建立的动态数值计算模型、唯象分析模型出发，实现金属橡胶的优化设计和性能预报。本发明突破了具有普适性的金属橡胶复杂空间网状结构特征提取与力学分析模型建立的技术瓶颈，解决了基于数值模拟技术的金属橡胶优化设计和性能预报的难题。

主权项

一种金属橡胶优化设计与性能预报方法，其特征是，从金属橡胶毛坯各种铺设或缠绕入手，首先建立一个能够全面反映毛坯制备工艺参数影响作用的毛坯几何模型，所述工艺参数为金属丝直径、螺旋卷直径、毛坯缠绕或铺设方式；其次，从毛坯几何模型出发，引入无网格数值分析方法处理全部线匝离散单元的变形问题，再通过金属橡胶毛坯在冲压模具中的边界约束及内部接触线匝之间的约束条件建立一个能够反映金属橡胶组织结构随成型过程变化的动态数值计算模型；然后，通过动态数值计算模型的输出重构冲压成型后金属橡胶制品的组织结构，再对金属橡胶制品的组织结构进行简化提取出便于进行力学性能分析的唯象力学分析模型；所述唯象力学分析模型给出金属橡胶制备工艺参数、即金属丝直径、螺旋卷直径、毛坯缠绕或铺设方式、冲压成型压力及过程对空间网状结构特征的影响，所述空间网状结构特征为线匝空间取向、接触角度、勾连滑移模式、孔隙结构；最后，依据动态数值计算模型的数据输出，对金属橡胶内部应力分布、载荷‑位移特性进行预报和优化设计；再通过动态数值计算模型输出重构的冲压成型后的组织结构的毛坯几何模型，可对成型后的密度分布、几何尺寸进行预报；依据唯象力学分析模型，对金属橡胶动态力学性能、即不同频率、不同幅值加载条件下的弹性变形和阻尼耗能特性进行预报。