[发明专利]一种用于冲击吸能的螺旋形波纹管及其自动化设计方法

说明书

本发明实施例涉及一种用于冲击吸能的螺旋形波纹管及其自动化设计方法，所述方法包括：确定用户输入的承载吸能条件；根据目标典型工况下的所述承载吸能条件进行螺旋形波纹管迭代有限元仿真，输出螺旋形波纹管的较优基本结构参数；并将所述螺旋形波纹管的基本结构参数作为人工智能设计器的监督学习训练数据；根据所述螺旋形波纹管的基本结构参数，设计螺旋形波纹管的CAD模型；若所述CAD模型成熟度满足预设要求，则确定所输出的螺旋形波纹管的基本结构参数为最优基本结构参数；按照预设的比例，设计所述最优基本结构参数对应的螺旋形波纹管。

技术领域

本发明实施例涉及材料学技术领域，尤其涉及一种用于冲击吸能的螺旋形波纹管及其自动化设计方法。

背景技术

波纹管，是指用可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接成的管状弹塑性敏感结构件。波纹管在仪器仪表中应用广泛，主要用途是作为压力测量仪表的测量元件，将压力转换成位移或力。波纹管管壁较薄，灵敏度较高，测量范围为数十帕至数十兆帕。它的开口端固定，密封端处于自由状态，并利用辅助的螺旋弹簧或簧片增加弹性。工作时在内部压力的作用下沿管子长度方向伸长，使活动端产生与压力成一定关系的位移。活动端带动指针即可直接指示压力的大小。波纹管常常与位移传感器组合起来构成输出为电量的压力传感器，有时也用作隔离元件。

相关技术中，具有类似结构的是正弦型轴对称管。其在承受轴向冲击载荷时，能量吸收效果较好，但是正弦型波纹管加工成本较高。

发明内容

鉴于此，为解决现有技术中的技术问题，本发明实施例提供了一种用于冲击吸能的螺旋形波纹管及其自动化设计方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种用于冲击吸能的螺旋形波纹管，所述螺旋形波纹管为螺旋形，基本结构参数如下：波纹管长度，平均直径，厚度，波幅，波长。

第二方面，本发明实施例提供了一种用于冲击吸能的螺旋形波纹管的自动化设计方法，所述方法包括：

确定用户输入的承载吸能条件，例如针对汽车撞击(公路护边等)、舰船撞击(船体结构)、着陆冲击载荷(航空器着陆缓冲器)等；

设计器包括两个部分：人工智能设计器和专用有限元仿真器。首先根据目标典型工况下的所述承载吸能条件进行螺旋形波纹管迭代有限元仿真，输出螺旋形波纹管的较优基本结构参数；并将这一设计结果作为人工智能设计器的监督学习训练数据。

根据所述螺旋形波纹管的基本结构参数，设计螺旋形波纹管的CAD模型；

若所述CAD模型成熟度满足预设要求，即其满足所有工作情况，如一定范围内不同程度的冲击载荷作用，瞬时过载，具有小角度偏离的非轴向冲击等等，则确定所输出的螺旋形波纹管的基本结构参数为最优基本结构参数；

按照预设的比例，设计所述最优基本结构参数对应的螺旋形波纹管。

在一个可能的实施方式中，所述根据目标典型工况下的所述承载吸能条件进行螺旋形波纹管迭代有限元仿真，以输出螺旋形波纹管的较优基本结构参数，包括：

根据所述承载吸能条件进行螺旋形波纹管有限元仿真，并利用预设的人工智能优化模型优化螺旋形波纹管的基本结构参数，输出螺旋形波纹管的较优基本结构参数。

在一个可能的实施方式中，所述螺旋形波纹管的基本结构参数包括：波纹管长度，平均直径，厚度，波幅和波长。

在一个可能的实施方式中，所述若所述CAD模型成熟度满足预设要求，则确定所输出的螺旋形波纹管的基本结构参数为最优基本结构参数，包括：

根据所述CAD模型成熟度，判断是否设计具有缩比结构特征的缩比实验模型；

若所述CAD模型成熟度满足预设要求，则确定所输出的螺旋形波纹管的基本结构参数为最优基本结构参数。

在一个可能的实施方式中，所述方法还包括：