本發(fā)明涉及橡膠履帶仿真設計，尤其涉及一種計算履帶花紋塊撓度剛度的方法、應用和計算機程序產品。

背景技術：

1、農用履帶花紋塊一般采用直列花紋形式，使用場景包含水田行駛，松軟土田行駛和硬路面轉運行駛。為了提高履帶在水田作業(yè)時的牽引力，通常采用花紋塊加高的方式，但是加高的花紋塊會導致履帶花塊縱向和垂向剛度降低，在硬路面行駛時產生車輛抖動問題，所以履帶設計時快速估算花紋塊的縱向和垂向剛度時非常必要的，但是履帶花塊是變截面的，計算花塊撓度及垂向剛度比較困難。對于等截面構件，由于截面特性是常數(shù)，直接采用積分方法就可以很方便地計算出構件任意位置的撓度值，各種實用計算手冊上一般都有現(xiàn)成的撓度計算公式可供應用。但是對于變截面構件，由于其截面特性是截面位置的變量，在采用積分法計算其撓度時，求積困難，當截面形狀復雜時，甚至可能無法求解。因此，對于變截面構件的撓度計算，常常采用近似方法。變截面構件撓度計算的簡化方法有共軛梁法、迭加法、等效剛度法、放大系數(shù)法、初參數(shù)法、有限差分法、多系數(shù)等效慣性矩法等等。但其中很多方法，如共軛梁法、迭加法、放大系數(shù)法、初參數(shù)等很難應用于截面連續(xù)變化的變截面構件；而有限差分法、等效剛度法、多系數(shù)等效慣性矩法等一些適用于截面連續(xù)變化構件撓度計的方法又由于計算過程煩瑣，不便于實際應用。

2、為此，傳統(tǒng)的履帶花紋剛度和撓度計算方法往往復雜不夠直觀且周期較長，難以快速適應多變的市場需求。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述的技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種計算履帶花紋塊撓度剛度的方法，該方法能夠顯著提高計算效率，降低操作復雜性，使得非專業(yè)用戶也能快速準確地計算出履帶在不同工作條件下的撓度，為農業(yè)機械的設計和優(yōu)化提供了有力的技術支持。

2、為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術方案：

3、一種計算履帶花紋塊撓度剛度的方法，其特征在于，該方法包括以下的步驟：

4、1)輸入節(jié)距設計相關參數(shù)信息，信息包括：花紋塊高度、花紋塊厚度、橫截面長度、均布壓力、倒三角壓力、集中載荷和彈性模量；

5、2)通過截面慣性矩等效法計算接地點撓度值δ，將變截面花紋塊分為四個長度相等的區(qū)段，各段的慣性矩分別i0，i1，i2，i3，i4，采用辛普森數(shù)值積分公式獲得接地點撓度值δ：

6、

7、h為花紋的高度，q為是倒三角分布載荷，e為彈性模量；

8、3)分別按照花塊縱向剛度中的b、h計算四個面積a，依據(jù)胡克定律代入求得k，后用串聯(lián)公式算出花塊總的剛度，計算方法如下：

9、因花塊做了四等分，l＝h/4，a1＝h1*b1，a2＝h2*b2，a3＝h3*b3，a4＝h4*b4，分別求出k1，k2，k3，k4；其中h1-h4是花紋塊不同截面位置的厚度，b1-b4是不同截面位置的寬度；

10、

11、k為最終垂向剛度，垂向變形量＝f/k，f為載荷。

12、作為優(yōu)選，所述步驟2)中截面慣性矩等效法如下：

13、對于等截面懸臂結構，撓度計算的積分公式為：

14、

15、當為變截面結構時，上式變?yōu)椋?/p>

16、

17、農用履帶花紋截面是按照線性變化的，截面高度x處的彎矩mp(x)和分別為：mp(x)＝0.5qx2，代入上式有：

18、

19、為求出接地點撓度值，采用辛普森數(shù)值積分公式計算上式，設f(x)＝x3/i(x)則：

20、

21、作為優(yōu)選，所述步驟2)中對于等截面桿件，分布載荷懸臂結構的撓度計算公式為：

22、

23、等效截面慣性矩計算公式為：

24、

25、作為優(yōu)選，所述步驟2)中規(guī)則截面的集中載荷的撓度公式為：

26、

27、等效截面慣性矩計算公式為：

28、

29、作為優(yōu)選，所述步驟2)中規(guī)則截面的倒三角分布載荷的撓度公式為：

30、

31、截面的等效慣性矩計算公式為：

32、

33、作為優(yōu)選，所述步驟3)中依據(jù)胡克定律如下：

34、依據(jù)胡克定律

35、

36、則：

37、

38、根據(jù)彈簧串連公式：

39、

40、分別按照花塊縱向剛度中的b、h計算四個面積a，代入求得k。

41、進一步，本發(fā)明還公開了所述的方法在農用履帶花紋塊仿真設計中的應用。

42、進一步，本發(fā)明還公開了所述一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序以實現(xiàn)所述方法。

43、進一步，本發(fā)明還公開了所述一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序或指令，該計算機程序或指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述方法。

44、進一步，本發(fā)明還公開了所述一種計算機程序產品，包括計算機程序或指令，該計算機程序或指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述方法。

45、本發(fā)明由于采用了上述的技術方案，通過計算方法和相應的軟件工具能夠顯著提高計算效率，降低操作復雜性，使得非專業(yè)用戶也能快速準確地計算出履帶在不同工作條件下的撓度，為農業(yè)機械的設計和優(yōu)化提供了有力的技術支持。

技術特征：

1.一種計算履帶花紋塊撓度剛度的方法，其特征在于，該方法包括以下的步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種計算履帶花紋塊撓度剛度的方法，其特征在于，步驟2)中截面慣性矩等效法如下：

3.根據(jù)權利要求1所述的一種計算履帶花紋塊撓度剛度的方法，其特征在于，步驟2)中對于等截面桿件，分布載荷懸臂結構的撓度計算公式為：

4.根據(jù)權利要求1所述的一種計算履帶花紋塊撓度剛度的方法，其特征在于，步驟2)中規(guī)則截面的集中載荷的撓度公式為：

5.根據(jù)權利要求1所述的一種計算履帶花紋塊撓度剛度的方法，其特征在于，步驟2)中規(guī)則截面的倒三角分布載荷的撓度公式為：

6.根據(jù)權利要求1所述的一種計算履帶花紋塊撓度剛度的方法，其特征在于，步驟3)中依據(jù)胡克定律如下：

7.權利要求1-6任意一項權利要求所述的方法在農用履帶花紋塊仿真設計中的應用。

8.一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序以實現(xiàn)權利要求1-6任意一項權利要求所述方法。

9.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序或指令，其特征在于，該計算機程序或指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權利要求1-6任意一項權利要求所述方法。

10.一種計算機程序產品，包括計算機程序或指令，其特征在于，該計算機程序或指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權利要求1-6任意一項權利要求所述方法。

技術總結
本發(fā)明涉及橡膠履帶仿真設計技術領域，尤其涉及一種計算履帶花紋塊撓度剛度的方法、應用和計算機程序產品。該方法包括以下的步驟：1、輸入節(jié)距設計相關參數(shù)信息；2、根據(jù)上述信息，基于截面慣性矩等效法和胡克定律進行計算；3、得到分布載荷、集中載荷、倒三角分布載荷情況下的撓度，以及垂向剛度。本發(fā)明通過計算方法和相應的軟件工具能夠顯著提高計算效率，降低操作復雜性，使得非專業(yè)用戶也能快速準確地計算出履帶在不同工作條件下的撓度，為農業(yè)機械的設計和優(yōu)化提供了有力的技術支持。

技術研發(fā)人員：吳建,侯丹丹,黃繼文,王昱壯,張春生
受保護的技術使用者：中策橡膠集團股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/17