[发明专利]一种基于柔性体动力学的钢丝合股性能预测方法

摘要

本发明涉及一种基于柔性体动力学的钢丝合股性能预测方法，其将每股钢丝简化成杆单元分析模型，每个节点质量为整个杆单元的1/2，单元的受力、位移、转动也都集中在两个节点上。合股机工作过程中，摆动头携带着钢丝沿轴向往返运动，先是保持恒速运动，在通过两端时及时降速并转变为反向的轴向速度，一层一层地往返平铺在卷取轴上，每一束、每一层之间相互挤压、层层铺叠，形成了复杂的钢丝集合体结构。通过预测任意时刻钢丝与钢丝之间的接触状况、接触后的受力以及是否粘连来判断钢丝合股的性能。本发明根据任意一步与理想结果的差异来判断合股在什么情况下出了何种差错，避免实际工程中多次反复试验，提高精度与准确性也降低了生产制造成本。

主权项

1.一种基于柔性体动力学的钢丝合股性能预测方法，其特征在于：其用于合股缠绕的钢丝合股机，所述钢丝合股机由卷取轴、束丝、摆动头组成；束丝的前端被固定在卷取轴的左端，卷取轴进行逆时针转动，摆动头以速度V沿轴向往返运动，通过卷取轴和摆动头的协同作用，束丝一圈一圈缠绕在卷取轴之上；摆动头移动速度V，卷取轴转速ω，卷取轴半径R，钢丝横截面圆半径r，钢丝与钢丝之间的摩擦系数μ；所述方法包括包括如下步骤：1)，将每根钢丝简化成连续节点，相邻节点之间采用有限单元分析方法进行模型分析，每个节点质量为整个单元的1/2，单元的受力、位移、转动也都集中在两个节点上；2)，通过空间螺旋线方程计算出卷取轴上每股钢丝中各个点的空间坐标；3)，根据被接触单元划分判断接触区域内的左右极限点及另两个方向的极限值；4)，同面接触判定：通过被接触单元两节点建立向量接触单元两节点建立向量通过其中一点与接触判断点建立向量计算向量和的外积根据公式：判定接触，若d1≥r，则未接触；否则d1在上的分量与的比值，可用于判定是否发生滑动；5)，异面接触判定：通过被接触单元两节点建立向量通过判定接触单元建立向量计算向量和的外积通过其中一点与接触判断点建立向量通过矩阵转换坐标系，得距离d₂和各轴分量a，b，若d₂≥2r，未接触；否则d₂<2r，则已经接触；6)，计算接触力，根据公式：同面接触：Fcurrent＝default·(1‑d1/r')Fnode[0]＝‑default·(1‑d1/r')·(1‑a)Fnode[1]＝‑default·(1‑d1/r')·a异面接触：Fnode[0]＝‑default·(1‑d2/2r)·(1‑a)Fnode[1]＝‑default·(1‑d2/2r)·aFcurrent＝default·(1‑d2/2r)·(1‑b)Fnode[2]＝default·(1‑d2/2r)·b根据节点力在各轴方向上的分力进行判断，如果证明接触后会粘连在一起，否则会发生打滑现象。