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龙图腾网获悉北京航空航天大学宁波创新研究院申请的专利基于CAE的铝合金推力杆总成的轻量化设计评价方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114048555B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-21发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202111176265.3，技术领域涉及：G06F30/17；该发明授权基于CAE的铝合金推力杆总成的轻量化设计评价方法是由杜明;杨勇;张花蕊;张虎设计研发完成，并于2021-10-09向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于CAE的铝合金推力杆总成的轻量化设计评价方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种基于CAE的铝合金推力杆总成的轻量化设计评价方法，包括轻量化设计、建立一半的总成网格模型、赋予材料属性、建立预压装配状态下的静力学模型、评价推力杆疲劳性能、刚度性能、建立完整的总成网格模型、赋予材料属性、建立预压装配状态下的动力学模型、评价极限工况性能等步骤，本发明的评价方法能更准确地分析评价推力杆总成的性能、且节约时间、缩短开发流程。

本发明授权基于CAE的铝合金推力杆总成的轻量化设计评价方法在权利要求书中公布了：1.一种基于CAE的推力杆总成的轻量化设计评价优化方法，其特征在于包括以下步骤： S1.根据减重目标对推力杆总成进行轻量化设计，得到推力杆总成的结构几何模型；所述推力杆总成的各个部件包括杆体1、球头12、卡簧挡圈3、球铰组件4；所述球头12设置在所述杆体1的两端，所述球头12内具有卡簧安装槽13；在预压装配状态下，所述卡簧挡圈3卡设于所述卡簧安装槽13内，使得所述卡簧挡圈3抵住球铰组件4的端面，从而将球铰组件4安装于所述球头12内；所述球铰组件4包括球销41，套设于所述球销41外侧的球铰橡胶42，以及分别盖设于所述球铰橡胶42两端的球铰上端盖43、球铰下端盖44，且所述球销41、球铰橡胶42、球铰上端盖43、球铰下端盖44通过硫化结合为一体； S2.建立一半的总成网格模型：根据所述结构几何模型，以垂直于所述杆体1轴向且穿过所述杆体1中点的平面作为分割面A，将所述结构几何模型分隔为两半，以其中一半建立一半的总成网格模型；且所述球铰橡胶42以非预压装配状态下的自由状态建立网格模型； S3.赋予材料属性：根据所述推力杆总成的各个部件的材料类型，分别赋予材料属性；其中所述球铰橡胶42的材料属性的应变能本构模型类型通过以下步骤确定： a.使用与所述球铰橡胶42相同的材料制备橡胶试件，由橡胶试件单轴拉伸、平面拉伸和等双轴拉伸试验获取应力-应变曲线数据； b.将所述应力-应变曲线数据导入有限元分析软件Abaqus的材料属性超弹性模块中，分别使用Ogden、Mooney-Rivlin、Yeoh应变能模型进行拟合，获取相应的本构模型参数； c.使用相应的本构模型参数，计算Ogden、Mooney-Rivlin、Yeoh应变能模型对应的径向刚度值k1，k2，k3，并与橡胶试件的实测刚度值k计算偏差率，偏差率=∣kn−k∣k，n=1,2,3，选择偏差率最小的对应的应变能模型，作为所述球铰橡胶42的应变能模型； S4.建立预压装配状态下的静力学模型：以所述一半的总成网格模型，建立预压装配状态下的静力学模型，计算预压装配状态下的推力杆总成的初始应力分布；具体步骤为： a.接触对的建立和设置：根据推力杆总成各个部件之间的接触关系，使用静力学隐式接触对建立各部件的接触交互关系；其中所述球铰上端盖43上表面与所述卡簧挡圈3下底面建立过盈接触对，设置过盈量为3mm及过盈幅值曲线； b.赋予单元类型：球头12和球销41采用隐式标准二阶四面体修正单元类型，球铰橡胶42采用隐式标准一阶六面体杂交单元类型，球铰上端盖43、球铰下端盖44、卡簧挡圈3和杆体1采用隐式标准一阶六面体单元类型； c.创建计算分析步： 分析步1：根据步骤a的过盈设置模拟预压装配状态，约束所述球头12上下端面3个平动自由度，计算球铰橡胶42的压缩反弹力； 分析步2：释放临时边界条件，在所述杆体1被分割面A切割的截面上定义轴对称约束条件，使用所述压缩反弹力计算初始应力分布； S5.评价推力杆疲劳性能、刚度性能：使用步骤S4的静力学模型计算后评价疲劳性能、刚度性能，若任意一项不合格则返回S1；若均合格则进入S6； S6.建立完整的总成网格模型：以步骤S2建立的一半的总成网格模型为基础，以分割面A的中心点为对称中心，旋转180°建立另一半的总成网格模型； S7.赋予材料属性：根据所述推力杆总成的各个部件的材料类型，分别赋予材料属性； S8.建立预压装配状态下的动力学模型：以完整的所述总成网格模型，建立预压装配状态下的动力学模型，计算预压装配状态下的推力杆总成的初始应力分布；具体步骤为： a.定义分析时间，通过网格质量检查获取平均最小稳定时间步长，以此作为质量缩放因子调整目标； b.根据推力杆总成各个部件之间的接触关系，使用动力学显式通用接触对建立接触交互关系；其中球铰上端盖43上表面与卡簧挡圈3下底面建立过盈接触对，设置过盈量为3mm及过盈幅值曲线； c.赋予单元类型：球头12和球销41采用显式二阶四面体修正单元类型，球铰橡胶42、球铰上端盖43、球铰下端盖44、卡簧挡圈3和杆体1采用显式一阶六面体单元类型； d.创建计算分析步： 分析步1：根据步骤b的过盈设置模拟预压装配状态，约束两端的球头12上下端面3个平动自由度，计算球铰橡胶42的压缩反弹力； 分析步2：释放临时边界条件，在两端的球头12中心点定义固定约束条件，使用所述压缩反弹力计算初始应力分布； S9.评价极限工况性能：使用步骤S8的动力学模型计算后评价极限工况性能，包括强度性能、杆体1屈曲性能、卡簧挡圈3锁止性能；其中卡簧挡圈3锁止性能的判断方法为： a.计算卡簧挡圈3上表面与卡簧安装槽13接触处的等效塑性应变及翘曲位移； b.对比锁止性能标准：等效塑性应变材料延伸率且翘曲位移2.5mm，若满足则合格，否则不合格并返回S1； 若强度性能、杆体1屈曲性能、卡簧挡圈3锁止性能均合格，则为最终合格。

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