[发明专利]一种考虑界面不确定性和时变性的摩擦振动噪声预测方法

权利要求书

1.一种考虑界面不确定性和时变性的摩擦振动噪声预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.针对实际的摩擦系统简化并建立有限元模型；

步骤2.设定计算时长T，并将T平均离散化为N段，初始的循环次数记为0；

步骤3.对步骤1建立的初始状态下的有限元模型进行复特征值分析，对摩擦系统中的初始表面的摩擦振动噪声结果进行预测；

步骤4.对前步骤所得有限元模型进行时域动态分析计算；

步骤5.选取磨损公式，在主程序中调用子程序对步骤4的动态分析计算结果进行信息提取，提取信息的种类根据所述磨损公式所需值来确定；

步骤6.将步骤5提取的信息带入磨损公式计算得到磨损方向及深度；

步骤7.对步骤6计算得到的磨损方向及深度进行蒙特卡洛模拟得到新的磨损方向及深度；

步骤8.根据步骤7的得到的新的磨损方向及深度更新步骤4所采用的有限元模型中的摩擦界面的节点坐标，生成新的有限元模型；

步骤9.对步骤8得到的新的有限元模型进行复特征值分析，对摩擦振动进行预测；

步骤10.使循环次数加1，在循环次数达到N的情况下结束摩擦振动噪声的实时预测；在循环次数未达到N的情况下，将步骤8得到的新的有限原模型代入步骤4中，重复进行步骤4至步骤9的操作。

2.按照权利要求1所述的一种考虑界面不确定性和时变性的摩擦振动噪声预测方法，其特征在于：步骤1中，对所述摩擦系统建立有限元模型的范围包括摩擦界面和摩擦界面周边的零件。

3.按照权利要求1所述的一种考虑界面不确定性和时变性的摩擦振动噪声预测方法，其特征在于：步骤2中，时域上的离散化方法为平均处理，离散化后的循环次数N，每次计算步长时间t₀和总时长T满足以下关系：

4.按照权利要求1所述的一种考虑界面不确定性和时变性的摩擦振动噪声预测方法，其特征在于，采用的复特征值分析方法满足以下公式：

(λ²[M]+λ[C]+K_NS){φ}＝0，

式中，[M]为系统的质量矩阵，[C]为系统的阻尼矩阵，[K_NS]为系统的非对称刚度矩阵，λ为特征值，{φ}为其对应的特征向量；

得到的复特征值计算结果表示为：

λ＝α+jω，

式中，ω为特征值的虚部，代表振动频率，α为特征值的实部，j为虚部,代表该振动频率的稳定性；实部大于0，说明对应的振动频率不稳定，实部越大说明系统在对应的振动频率下产生不稳定振动噪声的倾向越大。

5.按照权利要求1所述的一种考虑界面不确定性和时变性的摩擦振动噪声预测方法，其特征在于，步骤6中，有限元模型中摩擦界面上任一节点上磨损方向的确定方法为该节点与相邻节点所组成的向量的法向量之和，磨损方向w用公式表示为：

其中，磨损节点表示为m₀，磨损节点附近有j个相邻节点，分别表示为m₁，m₂,…,m_j，磨损节点与相邻节点所组成的向量分别为所述向量所对应的法向量为n₁，n₂,…,n_j，以与接触压力法向夹角小于180为正方向。

6.按照权利要求1所述的一种考虑界面不确定性和时变性的摩擦振动噪声预测方法，其特征在于，磨损深度计算公式的通用形式表述为：

(h,θ)＝f(s,p,t,…)，

其中，h为磨损深度，θ为磨损方向，s，p，t及省略表示的参数为磨损公式中的变量。

7.按照权利要求1所述的一种考虑界面不确定性和时变性的摩擦振动噪声预测方法，其特征在于，步骤5中，从结果文件中提取信息的种类根据磨损公式所需值来确定，包括节点坐标、温度场和接触压力。