[发明专利]一种金属网套的三维建模方法及其等效模型建模方法

权利要求书

1.一种金属网套的三维建模方法，其特征是包括以下步骤：

1)考虑金属网套中金属丝交叠编织的情况，建立金属网套金属丝的运动轨迹方程，金属网套金属丝的运动轨迹方程为：

式中，r₀为金属网套半径，θ为旋转角度，即单根丝与水平方向的夹角，p为单根丝螺旋线的螺距，N为金属丝在编织中的起伏次数，h为起伏高度；

2)对运动轨迹曲线进行扫描，得到单根丝的螺旋线；

3)对单根丝以设定角度进行圆周阵列,得到一股钢丝；

4)以一股钢丝为单位再进行等距的圆周阵列,得到完整的金属网套。

2.一种金属网套的等效建模方法，其特征是对权利要求1所述建模方法得到的金属网套三维模型建立有限元分析等效模型，将金属丝股看成梁来进行受力分析，取金属网套中单丝来分析轴向刚度，将多丝受力和单股受力等效，使金属丝股等效为一根丝，得到金属网套的受力等效模型，用于有限元分析。

3.根据权利要求2所述的一种金属网套的等效建模方法，其特征是基于轴向刚度，作用在一股金属丝股上的力F_axis分解为垂直于丝方向的F_n和沿着丝方向的F_t，在弹性范围内，金属丝股的轴向位移分别由法向位移w_n和切向位移ΔS组成，在力F_axis作用下，金属丝股的整体轴向位移为ΔP，

根据金属丝股的受力分析原理进行多丝受力分析，所述金属网套三维模型的多丝受力中，丝和丝之间相互独立，不产生接触，则在受到力作用时，每根丝移动位移相同，设共有m根丝，那么每根丝上受到的力为得到单丝受力的位移参数：

法相位移：其中

切向位移：其中

总位移：

其中，S是单丝初始长度，P是螺距，E是弹性模量，d＇是单丝直径，I＇是单丝的截面惯性矩，ε_t’是应变量，即受力后的形变量与原来长度的比值；

将多丝等效为金属丝股，得到金属网套的受力等效模型：将金属丝股的轴向受力模型作为等效后的模型，多丝轴向分析模型为等效前的模型，令等效后的模型和等效前的模型具有相同的轴向刚度，则在受到相同的轴向力F_axis作用的情况下，等效前后模型产生的位移相同，即：

ΔP＝ΔP′

求解得到等效直径d：

α为模型未受到轴向力F_axis时的编织角；求得d后，使得一股丝等效为力学性能相同的一根丝，从而用于后续有限元计算。