(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 202210654540.6 (22)申请日 2022.06.10 (71)申请人 成都德源睿新科技有限公司 地址 610000 四川省成 都市高新区南 华路 1616号1栋2单 元7层720号 (72)发明人 朱旻昊　王赫　刘学通　刘建华　 彭金方　 (74)专利代理 机构 成都正德明志知识产权代理 有限公司 513 60 专利代理师 杨木梅 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种生成一般化螺纹精密有限元模型的方 法 (57)摘要 本发明公开了一种生成一般化螺纹精密有 限元模型的方法， 包括以下步骤： S1： 获取螺栓的 基本物理参数和有限元网格节 点数据， 并进行坐 标转换； S2： 判断是否生成外螺纹轮廓， 若是则进 入步骤S3， 否则进入步骤S4； S3： 对螺纹有限元网 格节点进行轮廓偏移操作， 并进入步骤S4； S4： 判 断是否生成内螺纹轮廓， 若是则进入步骤S5， 否 则进入步骤S6； S5： 对螺母有限元网格节点进行 轮廓偏移操作， 并进入步骤S6； S6： 将有限元网格 节点数据的柱 坐标转换至笛卡尔坐标， 将进行轮 廓偏移操作后的有 限元网格节点数据替换原始 有限元网格节 点数据。 本发明可以在无需手动计 算的情况下高效率、 高精准度且 大批量地获取各 种螺纹精密有限元模型。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 115048836 A 2022.09.13 CN 115048836 A 1.一种生成一般化螺纹精密有限元模型的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 获取螺栓的基本物理参数和有限元网格节点数据， 并将有限元网格节点数据的笛 卡尔坐标转换至柱坐标， 其中， 有限元网格节点数据包括螺纹有限元网格节点和螺母有限 元网格节点； S2： 根据螺栓的基本物理参数判断是否生成外螺纹轮廓， 若是则进入步骤S3， 否则进入 步骤S4； S3： 对螺纹有限元网格节点进行轮廓偏移操作， 并进入步骤S4； S4： 根据螺栓的基本物理参数判断是否生成内螺纹轮廓， 若是则进入步骤S5， 否则进入 步骤S6； S5： 对螺母有限元网格节点进行轮廓偏移操作， 并进入步骤S6； S6： 将有限元网格节点数据的柱坐标转换至笛卡尔坐标， 将进行轮廓偏移操作后的有 限元网格节点数据替换原 始有限元网格节点数据， 得到一般化螺纹精密有限元模型。 2.根据权利要求1所述的生成一般化螺纹精密有限元模型的方法， 其特征在于， 所述步 骤S1中， 螺栓的基本物理参数包括螺栓物理参量、 轮廓分段点和螺栓有限元网格节点信息； 其中， 螺栓物理参量包括公称直径d、 螺纹截距P、 螺距等分数NP、 密集网格层数nm、 螺纹旋向、 牙型角 α 、 顶部切削量htop、 底部切削量hroot、 螺纹原始三角形高度H、 计 算直径d3、 外螺纹的牙 底半径ρb、 内螺纹公称直径D、 内螺纹中径D2和内螺纹牙底半径ρn； 有限元网格节点信息包括 螺栓头、 螺栓杆、 螺母、 是否生成外螺纹和是否生成内螺纹； 轮廓分段点包括第一轮廓分段 点θ1、 第二轮廓分段点θ2、 第三轮廓分段点θ3和第四轮廓分段点θ4。 3.根据权利要求2所述的生成一般化螺纹精密有限元模型的方法， 其特征在于， 所述第 一轮廓分段点θ1、 第二轮廓分段点θ2、 第三轮廓分段点θ3和第四轮廓分段点θ4的计算公式分 别为： 其中， hroot表示底部切削量， α表示牙型角， htop表示顶部切削量， H表示螺纹原始三角形 高度。 4.根据权利要求1所述的生成一般化螺纹精密有限元模型的方法， 其特征在于， 所述步 骤S3包括以下子步骤： S31： 获取螺纹有限元网格节点的柱坐标， 并将柱坐标的r轴坐标值在 到 内 的螺纹有限元网格节点作为多层密集网格节点， 其中， nm表示密集网格层数， d表 示公称直径， hm表示密集网格层高， NP表示螺距等分数， P表示螺纹截距；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115048836 A 2S32： 对多层密集网格节点的最外层节点进行轮廓偏移操作， 并对最外层节点与最内层 节点之间的多层 密集网格节点进行位置均布操作； S33： 将进行位置均布操作后柱坐标的z轴坐标值在(np‑1)×P到np×P内的多层密集网 格节点作为螺尾密集网格节点， 其中， np表示绘制螺距数； S34： 设定偏移系数， 利用偏移系数对螺尾密集网格节点的最外层节点进行轮廓偏移操 作， 以使螺尾密集网格节点的偏移 量为0， 并对最外层节点与最内层节点之 间的螺尾密集网 格节点进行位置均布操作。 5.根据权利要求4所述的生成一般化螺纹精密有限元模型的方法， 其特征在于， 所述步 骤S32中， 进行轮廓偏移操作的计算公式为： 其中， r( θ,z)|z∈[0,P]表示外螺纹柱坐标， θ表示柱坐标系下的θ坐标轴自变量 的数据， d 表示公称直径， d3表示计算直径， z表示柱坐标系下的z坐标轴自变量的数据， ρb表示外螺纹 的牙底半径， P表示螺纹截距， α表示牙型角， θ1表示第一轮廓分段点， θ2表示第二轮廓分段 点， θ3表示第三轮廓分段点， θ4表示第四轮廓分段点； 所述步骤S32中， 进行位置均布操作的具体方法为： 将最外层节点与最内层节点之间的 多层密集网格节点进行等间隔均分。 6.根据权利要求1所述的生成一般化螺纹精密有限元模型的方法， 其特征在于， 所述步 骤S5包括以下子步骤： S51： 获取螺母有限元网格节点的柱坐标， 并将柱坐标的r轴坐标值在 到 内 的螺母有限元网格节点作为螺母多层密集网格节点， 其中， nm表示密集网格层数， hm表示密 集网格层高， d表示公称直径； S52： 对螺母多层密集网格节点的最内层节点进行轮廓偏移操作， 并对最外层节点与最 内层节点之间的多层 密集网格节点进行位置均布操作。 7.根据权利要求6所述的生成一般化螺纹精密有限元模型的方法， 其特征在于， 所述步 骤S52中， 进行轮廓偏移操作的计算公式为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115048836 A 3