一種試驗(yàn)件在力熱聯(lián)合作用下溫度控制點(diǎn)位置選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及力熱結(jié)合學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種試驗(yàn)件在力熱聯(lián)合作用下溫度 控制點(diǎn)位置選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 針對(duì)懸臂狀態(tài)布置的試驗(yàn)件，沿長(zhǎng)度方向一端固支，另一端自由，同時(shí)受到力/熱 載荷作用，在加載過(guò)程中試驗(yàn)件自由端撓度隨時(shí)間發(fā)生變化。
[0003] 在這一過(guò)程中，若要求加熱器到試驗(yàn)件表面距離保持不變，需采用加熱器隨動(dòng)設(shè) 計(jì)。但考慮到采用加熱器隨動(dòng)設(shè)計(jì)會(huì)增加加熱器系統(tǒng)復(fù)雜程度，降低系統(tǒng)可靠性，此外采用 隨動(dòng)設(shè)計(jì)會(huì)極大的增加加工成本并使試驗(yàn)周期延長(zhǎng)。
[0004] 因此，希望有一種技術(shù)方案來(lái)克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種試驗(yàn)件在力熱聯(lián)合作用下溫度控制點(diǎn)位置選擇方法 來(lái)克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的中的至少一個(gè)上述缺陷。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種試驗(yàn)件在力熱聯(lián)合作用下溫度控制點(diǎn)位置選擇 方法，所述試驗(yàn)件在力熱聯(lián)合作用下溫度控制點(diǎn)位置選擇方法包括如下步驟:步驟1:將試 驗(yàn)件的一端進(jìn)行固定，并對(duì)另一端施加載荷;步驟2:獲取試驗(yàn)件的最大偏置量;步驟3:在不 超過(guò)試驗(yàn)件的最大偏置量的前提下選取試驗(yàn)件的多個(gè)偏置狀態(tài)作為試驗(yàn)狀態(tài)，其中，至少 包括試驗(yàn)件無(wú)偏置時(shí)的狀態(tài);步驟4:建立熱源有限元模型；步驟5:將每個(gè)所述試驗(yàn)狀態(tài)與 所述步驟4中的熱源有限元模型結(jié)合，從而形成多個(gè)包括熱源有限元模型以及試驗(yàn)件的待 測(cè)有限元模型，各個(gè)待測(cè)有限元模型能夠體現(xiàn)所述試驗(yàn)件在施加載荷的情況下的運(yùn)動(dòng)順序 性;步驟6:對(duì)步驟5中的各個(gè)待測(cè)有限元模型進(jìn)行溫度、時(shí)間數(shù)值給予，從而進(jìn)行有限元模 擬，并檢測(cè)有限元模擬后的每個(gè)待測(cè)有限元模型中的試驗(yàn)件表面的沿試驗(yàn)件的軸向方向排 列的節(jié)點(diǎn)的溫度;步驟7:通過(guò)方差法獲取每個(gè)待測(cè)有限元模型中、每個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度與其相 應(yīng)所在的待測(cè)有限元模型中試驗(yàn)件中具有表面最高溫度的節(jié)點(diǎn)以及具有表面最低溫度的 節(jié)點(diǎn)的方差;步驟8:選取所述各個(gè)節(jié)點(diǎn)中方差最小值點(diǎn)為最佳溫度控制點(diǎn)。
[0007] 優(yōu)選地，所述步驟2中的最大偏置量包括向一個(gè)方向彎曲的最大偏置量以及向與 該方向相反的方向彎曲的最大偏置量。
[0008] 優(yōu)選地，所述步驟5中的每個(gè)待測(cè)有限元模型的有限元節(jié)點(diǎn)編號(hào)、單元數(shù)量均相 同。
[0009] 優(yōu)選地，所述步驟5中的將每個(gè)所述試驗(yàn)狀態(tài)與所述步驟4中的熱源有限元模型結(jié) 合具體為:建立每個(gè)所述試驗(yàn)狀態(tài)的幾何模型;將幾何模型與所述熱源有限元模型結(jié)合。
[0010] 優(yōu)選地，所述偏置狀態(tài)的數(shù)量為10個(gè)。
[0011]優(yōu)選地，所述步驟6中的對(duì)步驟5中的各個(gè)待測(cè)有限元模型進(jìn)行溫度、時(shí)間數(shù)值給 予具體為:各個(gè)待測(cè)有限元模型之間根據(jù)試驗(yàn)件在施加載荷的情況下的運(yùn)動(dòng)順序性進(jìn)行溫 度以及時(shí)間數(shù)值給予，其中，試驗(yàn)件無(wú)偏置時(shí)的狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的待測(cè)有限元模型作為首位待 測(cè)有限元模型，所述首位待測(cè)有限元模型的溫度為給定溫度，在其之后的各個(gè)待測(cè)有限元 模型的溫度為經(jīng)過(guò)時(shí)間以及熱源結(jié)合計(jì)算后的溫度。
[0012] 優(yōu)選地，所述步驟4中的熱源有限元模型中的熱源包括石英燈以及反射板。
[0013] 本發(fā)明所提供的試驗(yàn)件在力熱聯(lián)合作用下溫度控制點(diǎn)位置選擇方法使用熱源加 熱方案，并對(duì)加載過(guò)程中出現(xiàn)的試驗(yàn)件受熱不均勻問(wèn)題進(jìn)行溫度控制點(diǎn)選取的優(yōu)化分析， 找出最優(yōu)溫度控制點(diǎn)布置方案，在控制成本、保證試驗(yàn)周期的前提下滿(mǎn)足試驗(yàn)控制精度。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)件在力熱聯(lián)合作用下溫度控制點(diǎn)位置選擇方法的流程示 意圖。
[0015] 圖2是圖1所示的試驗(yàn)件在力熱聯(lián)合作用下溫度控制點(diǎn)位置選擇方法的試驗(yàn)時(shí)結(jié) 構(gòu)示意圖。
[0016] 圖3是圖2所示的試驗(yàn)件在力熱聯(lián)合作用下溫度控制點(diǎn)位置選擇方法中的試驗(yàn)件 的偏置不意圖。
[0017]附圖標(biāo)記：

【具體實(shí)施方式】
[0019] 為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中 的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類(lèi) 似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明 一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例型的，旨在用 于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員在沒(méi)有作出創(chuàng)造型勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下 面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0020] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)"中心"、"縱向"、"橫向"、"前"、"后"、 "左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底" "內(nèi)"、"外"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所 示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝 置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù) 范圍的限制。
[0021] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)件在力熱聯(lián)合作用下溫度控制點(diǎn)位置選擇方法的流程示 意圖。
[0022] 圖1所示的試驗(yàn)件在力熱聯(lián)合作用下溫度控制點(diǎn)位置選擇方法包括如下步驟:步 驟1:將試驗(yàn)件的一端進(jìn)行固定，并對(duì)另一端施加載荷;步驟2:獲取試驗(yàn)件的最大偏置量;步 驟3:在不超過(guò)試驗(yàn)件的最大偏置量的前提下選取試驗(yàn)件的多個(gè)偏置狀態(tài)作為試驗(yàn)狀態(tài)，其 中，至少包括試驗(yàn)件無(wú)偏置時(shí)的狀態(tài);步驟4:建立熱源有限元模型;步驟5:將每個(gè)試驗(yàn)狀態(tài) 與步驟4中的熱源有限元模型結(jié)合，從而形成多個(gè)包括熱源有限元模型以及試驗(yàn)件的待測(cè) 有限元模型，各個(gè)待測(cè)有限元模型能夠體現(xiàn)試驗(yàn)件在施加載荷的情況下的運(yùn)動(dòng)順序性;步 驟6:對(duì)步驟5中的各個(gè)待測(cè)有限元模型進(jìn)行溫度、時(shí)間數(shù)值給予，從而進(jìn)行有限元模擬，并 檢測(cè)有限元模擬后的每個(gè)待測(cè)有限元模型中的試驗(yàn)件表面的沿試驗(yàn)件的軸向方向排列的 節(jié)點(diǎn)的溫度;步驟7:通過(guò)方差法獲取每個(gè)待測(cè)有限元模型中、每個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度分別與其相 應(yīng)所在的待測(cè)有限元模型中試驗(yàn)件中具有表面最高溫度的節(jié)點(diǎn)以及具有表面最低溫度的 節(jié)點(diǎn)的方差;步驟8:選取各個(gè)節(jié)點(diǎn)中方差最小值點(diǎn)為最佳溫度控制點(diǎn)。
[0023] 參見(jiàn)圖1，在本實(shí)施例中，步驟2中的最大偏置量包括向一個(gè)方向彎曲的最大偏置 量以及向與該方向相反的方向彎曲的最大偏置量。舉例來(lái)說(shuō)，以圖3為例，在受到載荷后，試 驗(yàn)件1向上方的最大偏置量（圖3所示上方)為20mm，試驗(yàn)件1向下方的最大偏置量（圖3所示 下方)為8mm。
[0024] 在本實(shí)施例中，步驟5中的每個(gè)待測(cè)有限元模型的有限元節(jié)點(diǎn)編號(hào)、單元數(shù)量均相 同。
[0025] 在本實(shí)施例中，步驟5中的將每個(gè)試驗(yàn)狀態(tài)與步驟4中的熱源有限元模型結(jié)合具體 為:建立每個(gè)試驗(yàn)狀態(tài)的幾何模型;將幾何模型與所述熱源有限元模型結(jié)合。
[0026]可以理解的是，上述的步驟5中的將每個(gè)試驗(yàn)狀態(tài)與步驟4中的熱源有限元模型結(jié) 合還可以采用其他方法，例如，直接在已經(jīng)建立的熱源有限元模型中增加各個(gè)試驗(yàn)狀態(tài)的 有限元模型。
[0027] 在本實(shí)施例中，偏置狀態(tài)的數(shù)量為10個(gè)?？梢岳斫獾氖?，該偏置狀態(tài)的數(shù)量的選擇 可以根據(jù)需要而自行設(shè)定。例如，偏置狀態(tài)的數(shù)量為8個(gè)、12個(gè)或者其他數(shù)量。有利的是，偏 置狀態(tài)的選取盡量包括試驗(yàn)件向上（圖3所示上方）以及試驗(yàn)件向下（圖3所示下方)偏置。
[0028] 在本實(shí)施例中，步驟6中的對(duì)步驟5中的各個(gè)待測(cè)有限元模型進(jìn)行溫度、時(shí)間數(shù)值 給予具體為:各個(gè)待測(cè)有限元模型之間根據(jù)試驗(yàn)件在施加載荷的情況下的運(yùn)動(dòng)順序性進(jìn)行 溫度以及時(shí)間數(shù)值給予，其中，試驗(yàn)件無(wú)偏置時(shí)的狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的待測(cè)有限元模型作為首位 待測(cè)有限元模型，首位待測(cè)有限元模型的溫度為給定溫度，在其之后的各個(gè)待測(cè)有限元模 型的溫度為經(jīng)過(guò)時(shí)間以及熱源結(jié)合計(jì)算后的溫度。
[0029] 參見(jiàn)圖2,在本實(shí)施例中，步驟4中的熱源有限元模型中的熱源包括石英燈以及反 射板。
[0030] 下面以圖2所示實(shí)施例為例對(duì)本申請(qǐng)的試驗(yàn)件在力熱聯(lián)合作用下溫度控制點(diǎn)位置 選擇方法進(jìn)行詳細(xì)闡述?？梢岳斫獾氖牵撆e例并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的任何限制。
[0031] 參見(jiàn)圖2,通過(guò)步驟1將試驗(yàn)件1的一端進(jìn)行固定，并對(duì)另一端施加載荷。
[0032]進(jìn)行步驟2,獲取試驗(yàn)件1的最大偏置量。在該舉例中，通過(guò)理論計(jì)算的方法獲取。 可以理解的是，還可以通過(guò)試驗(yàn)的方式獲取。
[0033] 在本實(shí)施例中，試驗(yàn)件在單純外力作用下，試驗(yàn)件先向上偏移20mm，在向下偏移 8mm 〇
[0034] 進(jìn)行步驟3，選取多個(gè)偏置狀態(tài)，具體地，在該實(shí)施例中，偏置狀態(tài)包括：
[0035] 1)狀態(tài)1:試驗(yàn)件位于水平位置，無(wú)偏置；
[0036] 2)狀態(tài)2:試驗(yàn)件自由端向上偏置4mm;
[0037] 3)狀態(tài)3:試驗(yàn)件自由端向上偏置8mm;
[0038] 4)狀態(tài)4:試驗(yàn)件自由端向上偏置12mm;
[0039] 5)狀態(tài)5:試驗(yàn)件自由端向上偏置16mm;
[0040] 6)狀態(tài)6:試驗(yàn)件自由端向上偏置20mm;
[0041] 7)狀態(tài)7:試驗(yàn)件自由端向下偏置2mm;
[0042] 8)狀態(tài)8:試驗(yàn)件自由端向下偏置4mm;
[0043] 9)狀態(tài)9:試驗(yàn)件自由端向下偏置6mm;
[0044] 10)狀態(tài)10:試驗(yàn)件自由端向下偏置8mm。
[0045] 進(jìn)行步驟4,建立熱源有限元模型，在本實(shí)施例中，熱源包括石英燈3以及反射板2。 具體地放置位置關(guān)系如圖3所示。
[0046] 進(jìn)行步驟5，將每個(gè)試驗(yàn)狀態(tài)與步驟4中的熱源有限元模型結(jié)合，從而形成多個(gè)包 括熱源有限元模型以及試驗(yàn)件1的待測(cè)有限元模型，各個(gè)待測(cè)有限元模型能夠體現(xiàn)試驗(yàn)件1 在施加載荷的情況下的運(yùn)動(dòng)順序性。
[0047] 具體地，以本實(shí)施例為例，根據(jù)步驟上述10種狀態(tài)在熱源有限元模型中分別建立 各自的待測(cè)有限元模型，每一種模型的節(jié)點(diǎn)編號(hào)、單元數(shù)量完全對(duì)應(yīng)一致，唯一的不同是節(jié) 點(diǎn)坐標(biāo)不同，共19種模型;且步驟6中