西北工业大学马尚君获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种基于广义有限元法的行星滚柱丝杠动力学建模方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120257527B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-15发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510742214.4,技术领域涉及:G06F30/17;该发明授权一种基于广义有限元法的行星滚柱丝杠动力学建模方法是由马尚君;吴林萍设计研发完成,并于2025-06-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于广义有限元法的行星滚柱丝杠动力学建模方法在说明书摘要公布了:本发明一种基于广义有限元法的行星滚柱丝杠动力学建模方法,属于行星滚柱丝杠的动态特性分析领域;方法步骤为:将行星滚柱丝杠有限元模型进行单元划分;构建各类型单元的动力学模型:分别建立轴段单元、丝杠‑滚柱接触侧螺纹啮合单元、螺母‑滚柱接触侧螺纹啮合单元、滚柱齿‑内齿圈齿轮啮合单元的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵、载荷列向量;系统动力学模型组装,完成行星滚柱丝杠动力学建模。本发明能够对真实物理模型的动态特性进行准确分析,并为分析系统的振动响应提供有效手段。
本发明授权一种基于广义有限元法的行星滚柱丝杠动力学建模方法在权利要求书中公布了:1.一种基于广义有限元法的行星滚柱丝杠动力学建模方法,其特征在于具体步骤如下: 将行星滚柱丝杠有限元模型进行单元划分:将行星滚柱丝杠的丝杠、螺母、滚柱及内齿圈离散为节点,并划分为轴段单元、丝杠-滚柱接触侧螺纹啮合单元、螺母-滚柱接触侧螺纹啮合单元以及滚柱齿-内齿圈齿轮啮合单元; 构建各类型单元的动力学模型:分别建立轴段单元、丝杠-滚柱接触侧螺纹啮合单元、螺母-滚柱接触侧螺纹啮合单元、滚柱齿-内齿圈齿轮啮合单元的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵、载荷列向量; 系统动力学模型组装:根据单元节点与全局节点的映射关系,将各单元矩阵组装为系统级的整体质量矩阵、整体刚度矩阵及整体阻尼矩阵,即完成行星滚柱丝杠动力学建模; 所述轴段单元采用Timoshenko梁单元建模,丝杠-滚柱接触侧螺纹啮合单元、螺母-滚柱接触侧螺纹啮合单元、滚柱齿-内齿圈齿轮啮合单元基于接触点的相对位移关系建模,且各接触单元节点与轴段单元节点重合; 所述轴段单元的动力学模型表达式如下: 式中,qT轴段单元两节点的广义坐标;MT为轴段单元的一致质量矩阵;KT为轴段单元的刚度矩阵;C T为轴段单元的阻尼矩阵; 质量矩阵MT表达式如下: 式中,A为轴段截面面积;ρ为材料密度;l为轴段长度;I为极惯性矩;I x为在yz坐标平面内的截面惯性矩,I y为在xz坐标平面内的截面惯性矩; 刚度矩阵KT表达式如下: 式中,E为材料弹性模量;G为材料剪切弹性模量;k为考虑实际剪切应变和剪切应力不是均匀分布而引入的校正因子,即材料的剪切系数; 阻尼矩阵C T表达式如下: 式中,α 0、α 1是Rayleigh阻尼中质量比例系数和刚度比例系数。
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