(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 202210625247.7 (22)申请日 2022.06.02 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号 (72)发明人 李磊　谭春龙　李宏林　杨芳　 苑天宇　高行山　 (74)专利代理 机构 北京律智知识产权代理有限 公司 11438 专利代理师 阚梓瑄 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 基于网格参数化的弧形榫结构的优化方法 (57)摘要 本公开涉及航空技术领域， 尤其涉及一种基 于网格参数化的弧形榫结构的优化方法。 该优化 方法包括： 建立弧形榫结构的强度分析网格模 型； 创建出与强度分析网格模型相关联的控制 体， 控制体能够随弧形榫结构的几何参数的改变 而改变； 将强度分析网格模型的网格节点坐标与 控制体相关联， 以使强度分析网格模 型能够随控 制体的改变而改变； 以几何参数为设计变量， 以 弧形榫结构的最大应力为优化目标， 结合试验设 计法和代理模 型对强度分析网格模 型进行优化， 以使弧形榫结构中的最大应力值减小。 该优化方 法省去了传统优化方法中几何再生产和网格重 新划分， 且网格参数化新生 成的网格质量与初始 网格质量相当， 不但简化了优化过程， 也保证了 优化结果的可信度。 权利要求书2页 说明书9页 附图6页 CN 114861324 A 2022.08.05 CN 114861324 A 1.一种基于网格参数化的弧形榫结构的优化方法， 其特 征在于， 所述优化方法包括： 建立所述弧形榫结构的强度分析网格模型； 创建出与所述强度分析网格模型相关联的控制体， 所述控制体能够随所述弧形榫结构 的几何参数的改变而改变； 将所述强度分析网格模型的网格节点坐标与所述控制体相关联， 以使所述强度分析网 格模型能够随所述控制体的改变而改变； 以所述几何参数为设计变量， 以所述弧形榫结构的最大应力为优化目标， 结合试验设 计法和代理模型对所述强度分析网格模型进 行优化， 以使 所述弧形榫结构中的最大应力值 减小。 2.根据权利要求1所述的优化方法， 其特征在于， 所述弧形榫结构包括相互配合的弧形 榫头和弧形榫槽； 创建与所述强度分析网格模型相关联的控制体， 包括： 创建与所述弧形榫头的强度分析网格模型相关联的第 一控制体， 所述第 一控制体上的 控制点在所述弧形榫头的强度分析网格模型接触边界处与接触边界相吻合； 创建与所述弧形榫槽的强度分析网格模型相关联的第 二控制体， 所述第 二控制体上的 控制点在所述弧形榫槽的强度分析网格模型接触边界处与接触边界相吻合。 3.根据权利要求2所述的优化方法， 其特征在于， 创建与 所述弧形榫头的强度分析网格 模型相关联的第一控制体， 包括： 根据所述弧形榫头的几何参数创建所述弧形榫头的第一轮廓上的控制点； 将所述第一轮廓上的控制点沿所述弧形榫头的厚度方向平移预设距离， 以得到所述弧 形榫头的第二轮廓上的控制点， 所述第一轮廓上的控制点和所述第二轮廓上的控制点组成 所述第一控制体。 4.根据权利要求3所述的优化方法， 其特征在于， 所述第 一轮廓包括直线段轮廓和圆弧 段轮廓， 创建所述第一轮廓上的控制点， 包括： 创建所述直线段轮廓上的控制点， 所述直线段轮廓上的控制点包括直线段首端点和直 线段末端点； 创建所述圆弧段轮廓上的控制点， 所述圆弧段轮廓上的控制点包括圆弧段首端点、 圆 弧段末端点和圆弧曲线均分点。 5.根据权利要求4所述的优化方法， 其特征在于， 所述圆弧曲线均分点的坐标满足如下 第一公式： 式中， Pi点(i＝1， 2， ...， n)为所述圆弧曲线均分点， 为Pi点的横坐标， 为Pi点的 纵坐标； O点为所述圆弧段轮廓的圆心， xO为O点的横坐标， yO为O点的纵坐标； RO为所述圆弧 段轮廓的半径； θ为所述圆弧段轮廓的圆心角； θi为相邻的两个所述圆弧曲线均分点对应的 圆心角； θ0为所述圆弧段轮廓的初始相 对角度； m( θi， θ0)和n( θi， θ0)均为关于θi和θ0的三角 函数。 6.根据权利要求5所述的优化方法， 其特征在于， 所述圆弧段轮廓包括齿肩圆弧轮廓和 齿尖圆弧轮廓；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114861324 A 2所述齿肩圆弧轮廓的圆心角 θ、 圆心O点的横坐标xO和纵坐标yO满足如下第二公式： θ ＝h1(F1， F2， R， α， β 3) 式中， F1为所述齿肩圆弧轮廓的圆弧段首端点； F2为所述齿肩圆弧轮廓的圆弧段末端 点； R为所述齿肩圆弧轮廓的半径； α 为所述弧形榫结构的半楔形角； β 3为所述弧形榫结构第 二齿压力角； 所述齿尖圆弧轮廓的圆心角 θ、 圆心O点的横坐标xO和纵坐标yO满足如下第三公式： 式中， F2为所述齿尖圆弧轮廓的圆弧段首端点； G2为所述齿尖圆弧轮廓的圆弧段末端 点； 为G2点的出切线斜 率； 为F2点的出切线斜 率。 7.根据权利要求3所述的优化方法， 其特征在于， 建立所述弧形榫结构的强度分析网格 模型， 包括： 建立所述弧形榫结构的三维模型； 对所述三维模型进行网格划分， 以得到所述强度分析网格模型。 8.根据权利要求7 所述的优化方法， 其特 征在于， 所述 三维模型 具有截面拉伸特 征。 9.根据权利要求8所述的优化方法， 其特 征在于， 所述 三维模型的厚度值 为T； 其中， 所述第 一轮廓上的控制点沿所述弧形榫头的厚度 方向平移T， 以得到所述弧形榫 头的第二轮廓上的控制点。 10.根据权利要求1所述的优化方法， 其特 征在于， 所述代理模型为Krigi ng代理模型； 结合试验设计法和代理模型对所述强度分析网格模型进行优化设计， 包括： 利用试验设计法调用所述强度分析网格模型， 以获取 所述设计 变量的样本点数据； 利用所述样本点数据， 进行 Kriging代理模型的初始化， 并开展优化设计； 对Kriging代理模型的精度设置收敛条件， 并不断更新Kriging代理模型， 直至计算结 果收敛。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114861324 A 3