[发明专利]基于Workbench和Matlab构建螺栓疲劳寿命预测模型的方法及装置

说明书

本发明实施例提供了一种基于Workbench和Matlab构建螺栓疲劳寿命预测模型的方法，通过Workbench来绘制螺栓的三维模型，利用Workbench软件对常用螺栓进行参数化分析，得到其在不同工况下的疲劳寿命数据；利用Matlab中BP神经网络对分析得到的数据进行分析并建模，从而得到疲劳寿命预测模型实现螺栓疲劳寿命的预测。应用本发明实施例提供的方案，利用Workbench和Matlab仿真及数据处理分析建立了螺栓疲劳寿命预测模型，通过所建立的模型能够快速预测螺栓的疲劳寿命，提高工作效率并减轻工作量。

技术领域

本发明涉及机械疲劳寿命计算技术领域，特别是涉及一种基于Workbench和Matlab构建螺栓疲劳寿命预测模型的方法及装置。

背景技术

机械设备中各个零部件都不是孤立的存在，各个零部件之间通过连接件连接成一个整体来实现某种功能，而最常用的联接件就是螺栓。

一部完整机械中螺栓的数量少说有十几个，多说几十个甚至上百个，而且螺栓的型号、受力形式也不近相同。实际应用中，螺栓的破坏形式通常是多种多样，但就破坏性质来说，约有90％的螺栓属于疲劳破坏。

目前，螺栓设计的常用方式为：设计人员根据理论计算结合经验选出螺栓型号，然后建立螺栓的三维模型,最后通过有限元法进行模型仿真校核设计是否合适。但由于一部机器中螺栓数目、型号及载荷形式较多，常常需要大量重复的建模分析，这不仅使工作效率低下，同时也给设计人员增加了工作量。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于Workbench和Matlab构建螺栓疲劳寿命预测模型的方法及装置，以达到快速预测螺栓疲劳寿命的技术效果。

本发明实施的一方面，提供了一种基于Workbench和Matlab构建螺栓疲劳寿命预测模型的方法，所述方法包括：

获取螺栓的几何参数，基于几何参数利用Workbench绘制螺栓的三维模型，其中，螺栓几何参数包括：螺栓的公称直径、连接件厚度、螺栓头和螺母的尺寸、螺帽和螺母的厚度以及螺栓的公称长度；

将三维模型进行网格划分得到螺栓的三维网格模型；

获取螺栓的变载荷以及变载荷的调整步长；

向螺栓的三维网格模型施加变载荷，得到在变载荷下螺栓的疲劳寿命；

利用调整步长调整变载荷的大小，向螺栓的三维网格模型施加调整后的变载荷，得到在调整后的变载荷下螺栓的疲劳寿命；

判断是否得到第一数量的同一公称直径和连接件厚度的螺栓在不同变载荷作用下疲劳寿命的数据；

未得到第一数量的数据，返回利用调整步长调整变载荷的大小的步骤；

得到第一数量的数据，调整螺栓的公称直径和/或连接件厚度，并判断是否得到第二数量的不同公称直径和/或不同连接件厚度的螺栓在不同变载荷作用下疲劳寿命的数据；

未得到第二数量的数据，利用调整后的公称直径和/或连接件厚度更新几何参数，并返回基于几何参数利用Workbench绘制螺栓的三维模型的步骤；

得到第二数量的数据，利用所得到的不同公称直径和/或不同连接件厚度的螺栓在不同变载荷作用下疲劳寿命的数据构建样本点数据库，样本点数据库中每一样本点包括：公称直径、连接件厚度、变载荷以及疲劳寿命；

基于Matlab神经网络构建螺栓疲劳寿命预测初始模型，利用样本点数据库中的各个样本点对螺栓疲劳寿命预测初始模型进行训练，得到螺栓疲劳寿命预测模型。

与现有技术相比,本发明的有益效果在于：应用本发明实施例提供的方案，利用Workbench和Matlab仿真及数据处理分析建立了螺栓疲劳寿命预测模型，通过所建立的模型能够快速预测螺栓的疲劳寿命，提高工作效率并减轻工作量。