[发明专利]一种考虑接触变形的计算转子装配位姿的有限元分析方法

权利要求书

1.一种考虑接触变形的计算转子装配位姿的有限元分析方法，其特征在于，步骤如下：

步骤A、对初始测量数据进行坐标形式转化：首先采用圆度仪对转子法兰结合面的端面跳动进行测量，测得某一级转子的一圈端面跳动数据后，由于实测数据为柱坐标的形式，即给出某一确定半径r下的角度坐标α和跳动值z，而逆向建模需要在直角坐标系下完成，且实测角度需转换为弧度制，即对于某一点S(r,α,z)，将其坐标转换为S'(x,y,z')的形式；

坐标转换后得出三维形貌数据的点云矩阵A_k×3，其中k代表所测点的数量，第一列为x坐标值，第二列为y坐标值，第三列为z坐标值；

步骤B、对数据点进行逆向建模插值拟合：将步骤A获得的点云矩阵A_k×3采用三次样条插值进行拟合，形成3D拟合曲线，即将整个坐标区间划分为n份，在整个坐标区间上实系数代数多项式即三次样条函数S(x)满足两个条件：

(1)在每个划分区间上S(x)次数都不超过m次；

(2)在整个区间上具有直至m-1阶连续微商；

即找到P_m(x)∈P_m和n个实数c₁,c₂,…,c_n，使得

其中，P_m为次数不超过m次的实系数多项式的全体集合，此处三次样条拟合则m＝3；

步骤C、完成初始模型的构建：在步骤B得到的3D拟合曲线的基础上，建两个上下相配合的壳体零件模型，其初始接触为3D拟合曲线高点相切配合，以符合初始装配未变形之前的要求；

先拉伸一个圆面形成圆柱，使其圆面的直径与3D拟合曲线在平面上投影的直径相同；然后用3D拟合曲线来裁切圆面，形成曲面模型，使此曲面模型一端为标准圆曲线，另一端为3D拟合曲线；

用相同方法再建立另一个曲面模型；两曲面模型的3D拟合曲线端相对，上端为转子B，下端为转子A；于两曲面模型间建一个水平中间面，配合约束上、下两个3D拟合曲线分别与此中间面相切，即达到初始配合要求；取出中间面，即构成初始模型；

步骤D、对模型进行有限元分析：对步骤C构建的初始模型进行有限元二次建模处理，根据需求，设定初始模型的厚度，形成满足刚度需求的模型；

先为模型设置材料属性来进行受力分析；在有限元分析中为了提高计算精度，采用六面体网格划分方法来划分网格，并添加映射网格划分使其成为有规则的有限元模型；

设置初始模型的两面之间为摩擦接触，按实际装配情况进行加载，设置下端转子A标准圆曲线端为固定端，对上端转子B进行线性均布力加载；

通过有限元远端位移控制将转子B上端面设为刚性，即不发生变形；另外，模型带有一定接触非线性，实际分析中通过控制非线性过程来求解问题；

步骤E、计算偏斜：分析完成后，得出变形云图；提取转子B上端面的Z向变形云图，根据此端面跳动方向的变形结果计算两堆叠模型的轴线偏斜量；

具体计算方法为：

提取转子B上端面最大Z向变形为Δ_max，最小为Δ_min，则上端面偏斜角为

偏斜相位：提取这两个结点位置的坐标，与步骤A处理得出的坐标点进行比对，得出偏斜位置，即偏斜发生的相位。