(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211135052.0 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 江苏科技大学 地址 212003 江苏省镇江市京口区梦溪路2 号 (72)发明人 李良碧　嵇春艳　张士玉　刘磊磊　 王新宇　尤恽　钱建华　韩越　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 苏良 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 含轴承轴销的大型海上复杂构型连接系统 的强度评估方法 (57)摘要 本发明实施例提供含轴承轴销的大型海上 复杂构型连接系统的强度评估 方法， 该强度评估 方法包括： 建立含轴承轴销的大型海 上复杂构型 连接系统体单元有限元模型； 通过罚函数法将系 统接触问题转变为系统势能最小化问题进行非 线性求解； 在特定的点和面上加载极限组合工 况； 最后求解得到连接系统轴承销轴部位和板架 结构的最大应力及发生位置， 从而实现含轴承轴 销的大型海 上复杂构型连接系统的强度评估。 本 发明考虑非线性接触， 并通过罚函数计算方法及 海上复杂工况下加载模式， 对含轴承轴销的大型 海上复杂构型连接系统强度进行评估， 评估结果 更加准确； 本发 明同样适用于其他类似的大型复 杂构型连接系统的强度评估， 适用性强。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 115455777 A 2022.12.09 CN 115455777 A 1.含轴承轴销的大型海上复杂构型连接系统的强度评估方法， 其特征在于， 包括： 通过 体单元， 建立含轴承轴销的大型海上复杂构型连接系统的有限元模型； 将销轴的轴线与有 限元模型纵向中心面的交点作为加载点， 将有限元模型 的一个端面作为加载面； 针对不同 的接触区域， 定义接触的初始状态， 保留接触区域间的间隙大小， 接触间隙大于等于0时， 通 过罚函数法将系统接触问题转变为系统势能最小化问题进 行求解； 加载极限组合工况下的 力和弯矩， 其中力载荷作用在加载点上， 弯矩载荷作用在加载面上； 通过求解得到连接系统 轴承销轴部位的最大应力和板架结构的最大应力 及发生位置， 实现含轴承轴销的大型海上 复杂构型 连接系统的强度评估。 2.根据权利要求1所述的强度评估方法， 其特征在于， 通过罚函数法将系统接触问题转 变为系统势能最小化问题进行求 解， 包括： 接触区域的选定， 除考虑连接系统轴承和销轴 间的接触外， 还考虑系统模块间在复杂 海况下产生的接触， 接触区域间隙一般大于等于 0； 使连接系统外载荷Q与接触 应力p在变形接触区域Ac的应力达 到平衡， 平衡方程式为： x,y表示横、 纵坐标； 将变形接触区域Ac和材料杨氏模量E、 泊松比v以及初 始间隙Z这些因素， 与外载荷Q进行 变形协调以达 到平衡； 变形协调方程 为： E1、 E2分别代表 两个接触体的杨氏模 量， v1、 v2别代表两个接触体的泊松比， δ代表 接触区 域处的弹性趋 近量； 将系统接触问题转变为系统势能最小化问题进行求 解， 即载荷向量 转化为系统势能： Π为系统势能， U为复杂构型连接系统 的位移向量， K为复杂构型连接系统的刚度矩阵， F为复杂构型 连接系统的所受的荷载向量。 3.根据权利要求2所述的强度评估方法， 其特 征在于， 罚函数法中加入惩罚因子 。 4.根据权利要求1至3中任一项所述的强度评估方法， 其特征在于， 通过罚函数法将系 统接触问题转变为系统势能最小化问题时， 引入准静态法。 5.根据权利要求 4所述的强度评估方法， 其特 征在于， 引入准静态法后的运动方程 为： Ma＝P‑I M为复杂构型连接系统的质量矩阵； a为加载在复杂构型连接系统上的加速度列阵； P为 作用在连接系统上的载荷列阵； I 为复杂构型 连接系统承受载荷时的内力列阵。 6.根据权利要求1所述的强度评估方法， 其特征在于， 当含有多组轴承轴销的大型海上 复杂构型 连接系统具有20 00以上的大尺度比时， 采用高阶体单 元建立有限元模型。 7.根据权利要求1所述的强度评估方法， 其特征在于， 有限元模型采用非线性结构钢材权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115455777 A 2料。 8.根据权利要求1所述的强度评估方法， 其特征在于， 加载时， 与加载面相对的另一端 面作为约束 端。 9.根据权利要求1所述的强度评估方法， 其特征在于， 计算出连接系统轴 承销轴部位的 最大应力和板架结构的最大应力及发生位置后， 以连接系统的结构最大等效应力不大于许 用应力进行 连接系统整体强度评估。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115455777 A 3