[发明专利]一种自动张紧器阻尼件磨损量的有限元计算方法

权利要求书

1.一种自动张紧器阻尼件磨损量的有限元计算方法，包括以下步骤：

(1)基于Archard磨损模型，建立阻尼件的磨损模型；

(2)推导出阻尼件磨损模型的离散化计算方法；

(3)在有限元分析软件Abaqus中建立自动张紧器接触问题准静态有限元模型得到节点的接触应力与滑动距离；

(4)将阻尼材料定义为Ale自适应网格，并编写用户子程序Umeshmotion计算磨损量；将计算出的磨损量反馈到有限元模型中，调整模型中的网格节点至磨损后的位置，开始下一次计算，直到结束。

2.根据权利要求1所述的有限元计算方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：

Archard磨损模型为：

式中，V为磨损体积，K为磨损系数，F为法向载荷，L为滑动距离，H为软材料硬度；

对上式进行变形，dV、dF、dL可以分别表示为：dV＝dh·dA,dF＝P·dA,dL＝v·dt，则上式可以变形为：

式中，dh/dt定义为深度磨耗率，记为其值与磨损系数K，接触面相对滑动速度v，接触压强P成正比，与软材料的屈服极限H成反比；将硬度H包含到磨损系数K中，记为K_w。

3.根据权利要求2所述的有限元计算方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：

在阻尼件单次往复滑动的过程中，选取一定的时间间隔Δt将该次往复滑动过程分为m段，在此时间间隔Δt中，滑移速度v和接触应力P可视为恒定，求取该时间间隔内的磨损深度Δh_j,i,s，其中s表示第s个接触节点，i表示第i次往复滑动，j表示单次往复滑动的第j个时间段；

再通过求和得到该节点总的磨损深度，对于该时间间隔Δt内的磨损深度可通过下式求得：

Δh_j,i,s＝K_w·v_j,i,s·P_j,i,s·Δt＝K_w·Δs_j,i,s·P_j,i,s

式中Δs_j,i,s为在时间间隔Δt内接触面相对滑动距离，单次往复滑动由m段时间间隔构成，则单次往复滑动磨损深度可表示为：

故S节点n次往复滑动磨损总深度W可表示为：

4.根据权利要求1所述的有限元计算方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：

建立自动张紧器三维模型；

导入Hypermesh中划分网格，定义材料参数；

导入Abaqus中定义接触对，运动耦合，并定义边界和载荷步模拟张紧臂摆动过程；

仿真得到阻尼件外表面接触应力Cpress和节点滑动距离Cslip。

5.根据权利要求1所述的有限元计算方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为：

定义阻尼材料为ALE自适应网格，定义阻尼材料外表面节点为用户控制节点，编写用户子程序Umeshmotion根据阻尼件磨损量离散化计算公式计算每一载荷步下阻尼材料外表面节点磨损量；

判断接触面上节点是否位于边界上，当节点为边缘节点时计算节点的磨损方向，否则节点沿所在平面法向磨损；

根据计算好的磨损量和磨损方向，调整阻尼材料外表面节点，调整完之后剩余的其他节点再进行网格的重新扫略(Sweep)和节点变量的映射(Advection)；

判断当前载荷步是否达到设置自适应网格载荷步数m，是则结束Ale网格算法，否则开始下一个增量步的分析；

重复上述步骤，直至达到设定的Ale网格算法起作用的分析步。