[发明专利]复合材料回转件设计方法

权利要求书

1.一种复合材料回转件设计方法，其特征是：所述的设计方法通过以下步骤实现：

步骤一、根据复合材料回转件所需达到的技术参数进行初步铺层形式设计，并在建模软件中依照初步铺层形式设计建立模型；并对已完成铺层形式设计的回转件的最大切应力、临界扭转力、临界转速这三个值进行公式校核；

步骤二、使用建模软件建立复合材料回转件的初步几何模型，并保存为通用格式的模型；

步骤三、根据初步几何模型在Abaqus/CAE分析软件中导入通用格式的模型，且将几何模型分割为两部分，便于后续网格的划分及分析；

步骤四、在Abaqus/CAE分析软件中的模型属性中建立自定义的圆柱坐标系，同时在旋转轴上建立参考点；

步骤五、在Abaqus/CAE分析软件中的模型属性中对导入的通用格式模型的复合材料层的属性、区域、方向参数进行设置；

步骤六、在Abaqus/CAE分析软件中的相互作用属性中建立耦合约束与集束约束，并与参考点关联；

步骤七、在Abaqus/CAE分析软件中的边界条件属性中建立施加力的条件参数并设定边界条件；

步骤八、在Abaqus/CAE分析软件中的网格属性中利用单元格进行网格划分，设置实例布种数值，同时创建作业文件进行求解；

步骤九、将Abaqus/CAE分析软件所求解出的可视化结果与初步设计预期结果进行比较；

若误差大于预期值的10～15％则返回步骤一，重新进行初步设计的优化；

若误差小于预期值的10～15％则输出文件及模型属性，完成最终设计结果；

步骤一所述的根据复合材料回转件所需达到的技术参数进行初步铺层形式设计的过程中，铺层形式设计为对称铺层；

步骤一所述的对已完成铺层形式设计的回转件的最大切应力、临界扭转力、临界转速这三个值进行公式校核的过程中，

所述的最大切应力的表达式为：式中，τ_xy表示最大切应力，T表示扭矩，r表示回转件内径，t表示单层复合材料层厚；

所述的临界扭转力的表达式为：式中，T_cr表示临界扭转力，L表示回转件长度，E_x表示回转件径向压缩弹性模量，E_y表示回转件轴向压缩弹性模量，t表示单层复合材料层厚，D表示回转件外径；

所述的临界转速的表达式为：式中，n表示临界转速，f表示共振频率，r表示回转件内径，L表示回转件长度，E_z表示综合压缩弹性模量，ρ表示密度；

步骤五所述的属性为复合材料单层板属性，所述区域为扇形区域，所述方向为纤维方向。

2.根据权利要求1所述的复合材料回转件设计方法，其特征在于：步骤二所述的建模软件为SOLIDWORKS建模软件。

3.根据权利要求2所述的复合材料回转件设计方法，其特征在于：步骤二所述的通用格式为利用SOLIDWORKS建模软件输出的STEPAP203格式的文件。

4.根据权利要求3所述的复合材料回转件设计方法，其特征在于：步骤四所述的参考点的个数为两个，分布位置为模型轴心线上。

5.根据权利要求4所述的复合材料回转件设计方法，其特征在于：步骤六所述耦合约束为将空心圆柱体端面上小径、大径的点集合耦合约束于两个参考点中的一个点。

6.根据权利要求5所述的复合材料回转件设计方法，其特征在于：步骤六所述的集束约束为固定边界约束。

7.根据权利要求1所述的复合材料回转件设计方法，其特征在于：步骤八所述的设置实例布种数值的值为8～12。