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专利号: 2016108948764
申请人: 山东理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-10-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.计算塑料薄膜变形的虚拟质点法,其主要步骤如下:(1)建立质点和线单元的概念,明确质点和线单元的作用及联系:虚拟质点法选用有限个均匀分布的质点描述薄膜,薄膜的质量集中在质点上且薄膜所受到的外力作用在质点上,质点受力后产生位移;为表示质点的连接关系,质点间通过没有质量的线单元连接,线单元两端点有内力作用,以反映薄膜变形对造成的质点位移和线单元形状变化;

(2)构建薄膜计算的数学模型,将薄膜简化为质点与线单元组成的网状结构:根据,薄膜的质量m,由公式m=ρv求得,ρ为薄膜材料的密度,v为薄膜的体积,薄膜划分的单元数n求得质点的质量Ma,即:(3)计算质点所受到的力,包括内力和外力,确定质点的受力状态:两端点的内力为‑fa1、fa2,线单元的截面积为A,选择薄膜3个尺寸方向上的最小值作为连接质点的线单元的直径,材料的弹性模量为E,线单元的长度为a,线单元两端点的坐标为x1、x2,根据线单元建立的域坐标转换为ex,根据途径单元与虚拟逆向运动等方式求得线单元端点的内力公式为:

风力分选塑料薄膜受到的外力主要为风力、风阻及重力,其中风力的计算公式为:2

F=ρ1S(v×sinθ) ,其中,F为薄膜所受到的风力,ρ1为空气密度,v为风速,θ为风力与薄膜平面的夹角,S为薄膜迎风面的表面积;

风阻的计算公式为:

其中D为薄膜受到的风力阻力,CD为材料的风阻系数,根据材料选定,ρ1为空气密度,v为风速,S为薄膜迎风面的表面积;

建立直角坐标系,根据薄膜质点的位置确定各个质点的坐标及连接的线单元的方向;

(4)求解质点的位移:

点位置的计算公式是用第n步的运动公式,带入差分公式后计算出第n+1步的点位置;

用第n步的内力公式和点位置值xn,计算第n步的端点内力,质点的速度为x',质点的加速度为x”,时间增量的步长为h,为一常数,质点在n‑1、n、n+1时刻的位置坐标分别为xn‑1、xn、xn+1,所使用的中央差分公式为:(5)根据质点的位移及初始形态确定薄膜的变形量:根据(4)求得的结果得到质点受力后的位移量,结合薄膜所在坐标系及初始坐标,得到薄膜受力后的变形量,继而得到塑料薄膜受力后的变形情况。