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;
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.根据权利要求1所述的一种金属网套的三维建模方法,其特征是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。
3.一种金属网套的等效建模方法,其特征是对权利要求1或2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。
4.根据权利要求3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faxis分解为垂直于丝方向的fn和沿着丝方向的ft,在弹性范围内,金属丝股的轴向位移分别由法向位移wn和切向位移δs组成,在力faxis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
法相位移:
切向位移:
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,εt’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faxis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faxis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。