[发明专利]一种涡轮叶片精铸蜡型陶芯夹紧元件的布局方法

权利要求书

1.一种涡轮叶片精铸蜡型陶芯夹紧元件的布局方法，陶芯被夹紧元件以及定位元件约束，以维持所述陶芯在蜡模充型过程中的位置；其特征在于，包括如下步骤：

S10，对蜡模充型过程进行流动仿真分析；

S20，从所述流动仿真分析结果中提取所述蜡模充型过程中的蜡料与所述陶芯界面处的有限元节点ID及其坐标，通过注塑成型仿真计算所述蜡模充型过程中蜡料作用在所述陶芯上的蜡料流动作用力及蜡料流动力矩的动态变化情况；

S30，将所述陶芯、所述定位元件、所述夹紧元件均视为刚体，采用弹簧阻尼模型计算所述陶芯与所述定位元件之间的第一接触碰撞力以及所述陶芯与所述夹紧元件之间的第二接触碰撞力；然后通过运动仿真计算所述陶芯在重力、所述第一接触碰撞力、所述第二接触碰撞力、所述蜡料流动作用力及所述蜡料流动力矩作用下的动态漂移位移场；

S40，在所述陶芯的叶尖和叶根截面处选取若干个监测点，在所述步骤S30建立的动态漂移位移场获得若干个所述监测点的位置矢量，每个所述监测点的位移量为所述蜡模充型过程前后的所述位置矢量之差，每个所述监测点的位移量之和为所述陶芯的运动漂移指示量，通过遗传算法寻找所述运动漂移指示量最小时对应的所述夹紧元件布局。

2.根据权利要求1所述的涡轮叶片精铸蜡型陶芯夹紧元件的布局方法，其特征在于：所述步骤S40中，通过所述遗传算法寻找所述运动漂移指示量最小时对应的所述夹紧元件布局的方法为：

按顺序执行赌轮盘选择算法、自适应的交叉算法以及自适应的变异算法；同时并行精英策略进行优化。

3.根据权利要求1所述的涡轮叶片精铸蜡型陶芯夹紧元件的布局方法，其特征在于：还包括步骤S01，结合工艺要求规划所述夹紧元件的候选布局位置。

4.根据权利要求1所述的涡轮叶片精铸蜡型陶芯夹紧元件的布局方法，其特征在于：所述步骤S30的所述运动仿真计算过程以及所述步骤S40均通过UG motion实现。

5.根据权利要求1-4任一所述的涡轮叶片精铸蜡型陶芯夹紧元件的布局方法，其特征在于，所述步骤S10中使用Moldflow有限元分析软件进行流动仿真分析。

6.根据权利要求5所述的涡轮叶片精铸蜡型陶芯夹紧元件的布局方法，其特征在于，所述步骤S20包括以下分步骤：

S21，从Moldflow有限元分析软件获得的流动仿真分析结果中提取所述蜡模充型过程中使用的蜡料与所述陶芯接触面处的有限元节点ID及其坐标，其中提取的有限元为三角形单元，设定三角形单元的个数为k个,将第i个三角形单元表示为三角形单元i，i＝1、2、3、4……k；

S22，针对所述蜡模充型过程中的某一时刻，提取所述三角形单元i上节点的坐标及压力值(pi¹，pi²，pi³)；

S23，根据形函数插值法计算三角形单元i内部任一点的压力值，通过积分计算得三角形单元i上的力fi，并将其作用在所述三角形单元i的重心处；

S24，计算所述三角形单元i的重心坐标，并根据所述重心坐标从几何模型中提取法向矢量ni，即力fi的方向；

S25，所述三角形单元i上的等效力矢量fi＇＝fi·ni，基于所述陶芯的质心计算所述某一时刻所述陶芯受到的合力FC＝∑fi＇及合力矩MC＝∑M(fi＇)，

S26，根据Moldflow提供的时间间隔，重复步骤S22、步骤S23、步骤S24、步骤S25计算所述蜡模充型过程中每一时刻所述陶芯所受的力，获得所述陶芯在所述蜡模充型过程中的受力动态变化情况。

7.根据权利要求5所述的涡轮叶片精铸蜡型陶芯夹紧元件的布局方法，其特征在于：所述步骤S30中包括以下分步骤：

S31，创建运动分析物理模型，将被视为刚体的所述陶芯、所述定位元件、所述夹紧元件赋予质量属性，采用弹簧阻尼模型计算所述陶芯与所述定位元件之间的第一接触碰撞力以及所述陶芯与所述夹紧元件之间的第二接触碰撞力；

S32，对所述陶芯质心处施加随时间变化的所述蜡料流动作用力、所述蜡料流动力矩、所述第一接触碰撞力以及所述第二接触碰撞力以及重力；

S33，设置求解器参数，其中：解算方案为常规驱动，分析类型为运动学；时间为蜡料填充时间；步数为填充时间x100；

S34，进行刚体动力学分析得到所述陶芯的动态运动漂移位移场，并分析得出所述蜡模充型过程中所述陶芯的最终漂移量。