[发明专利]复合材料回转件设计方法

说明书

复合材料回转件设计方法。目前国内非金属复合材料回转件的设计与分析目前还在起步阶段，且没有明确的复合材料回转件铺层设计步骤。本发明的复合材料回转件设计方法，首先基于层合板结构理论，计算最大切应力、临界扭转力、临界转速，然后使用Abaqus/CAE分析软件，建立用于复合材料回转件性能计算分析的数值分析模型。建立复合材料回转件几何模型，并建立自定义的柱坐标系。为复合材料回转件赋予材料属性，并进行铺层设置。建立参考点，建立耦合约束，利用单元格进行网格划分，最后建立频率计算的分析步由计算得到结果。本发明能够确保产品设计的合理性、减少设计成本、缩短设计与分析的循环周期、优化设计并降低工程进度的消耗。

技术领域：

本发明涉及一种复合材料回转件设计方法。

背景技术：

碳纤维复合材料传动轴作为复合材料制品中十分重要的一个类型，其使用范围十分广泛，在车辆、船舶、航空航天等领域有十分高的应用优势，比如复合材料回转件相较传统金属回转件的比刚度、比强度、耐腐蚀性、耐磨损性都有大大提高。而且振动衰减能力强，噪声低，不导磁，同时具有较强的径向轴向位移补偿能力。

ABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。它对金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料、土壤和岩石等不同的材料；应力、位移、热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析全部通用的模拟分析软件，在复合材料领域应用广泛。

但国内非金属复合材料回转件的设计与分析目前还在起步阶段，且没有明确的复合材料回转件铺层设计步骤。

发明内容：

本发明的目的是提供一种复合材料回转件设计方法，为明确复合材料传动轴在使用ABAQUS进行校核计算分析时的具体步骤，旨在降低设计成本、缩短设计与分析的循环周期、提供优化设计途径。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

复合材料回转件设计方法，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。

有益效果：