西北工業大學馬尚君獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉西北工業大學申請的專利一種基于廣義有限元法的行星滾柱絲杠動力學建模方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120257527B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-15發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510742214.4,技術領域涉及:G06F30/17;該發明授權一種基于廣義有限元法的行星滾柱絲杠動力學建模方法是由馬尚君;吳林萍設計研發完成,并于2025-06-05向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于廣義有限元法的行星滾柱絲杠動力學建模方法在說明書摘要公布了:本發明一種基于廣義有限元法的行星滾柱絲杠動力學建模方法,屬于行星滾柱絲杠的動態特性分析領域;方法步驟為:將行星滾柱絲杠有限元模型進行單元劃分;構建各類型單元的動力學模型:分別建立軸段單元、絲杠?滾柱接觸側螺紋嚙合單元、螺母?滾柱接觸側螺紋嚙合單元、滾柱齒?內齒圈齒輪嚙合單元的質量矩陣、剛度矩陣、阻尼矩陣、載荷列向量;系統動力學模型組裝,完成行星滾柱絲杠動力學建模。本發明能夠對真實物理模型的動態特性進行準確分析,并為分析系統的振動響應提供有效手段。
本發明授權一種基于廣義有限元法的行星滾柱絲杠動力學建模方法在權利要求書中公布了:1.一種基于廣義有限元法的行星滾柱絲杠動力學建模方法,其特征在于具體步驟如下: 將行星滾柱絲杠有限元模型進行單元劃分:將行星滾柱絲杠的絲杠、螺母、滾柱及內齒圈離散為節點,并劃分為軸段單元、絲杠-滾柱接觸側螺紋嚙合單元、螺母-滾柱接觸側螺紋嚙合單元以及滾柱齒-內齒圈齒輪嚙合單元; 構建各類型單元的動力學模型:分別建立軸段單元、絲杠-滾柱接觸側螺紋嚙合單元、螺母-滾柱接觸側螺紋嚙合單元、滾柱齒-內齒圈齒輪嚙合單元的質量矩陣、剛度矩陣、阻尼矩陣、載荷列向量; 系統動力學模型組裝:根據單元節點與全局節點的映射關系,將各單元矩陣組裝為系統級的整體質量矩陣、整體剛度矩陣及整體阻尼矩陣,即完成行星滾柱絲杠動力學建模; 所述軸段單元采用Timoshenko梁單元建模,絲杠-滾柱接觸側螺紋嚙合單元、螺母-滾柱接觸側螺紋嚙合單元、滾柱齒-內齒圈齒輪嚙合單元基于接觸點的相對位移關系建模,且各接觸單元節點與軸段單元節點重合; 所述軸段單元的動力學模型表達式如下: 式中,qT軸段單元兩節點的廣義坐標;MT為軸段單元的一致質量矩陣;KT為軸段單元的剛度矩陣;C T為軸段單元的阻尼矩陣; 質量矩陣MT表達式如下: 式中,A為軸段截面面積;ρ為材料密度;l為軸段長度;I為極慣性矩;I x為在yz坐標平面內的截面慣性矩,I y為在xz坐標平面內的截面慣性矩; 剛度矩陣KT表達式如下: 式中,E為材料彈性模量;G為材料剪切彈性模量;k為考慮實際剪切應變和剪切應力不是均勻分布而引入的校正因子,即材料的剪切系數; 阻尼矩陣C T表達式如下: 式中,α 0、α 1是Rayleigh阻尼中質量比例系數和剛度比例系數。
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