本發(fā)明涉及金屬結(jié)構(gòu)優(yōu)化，具體為基于應(yīng)力參數(shù)的金屬零件性能優(yōu)化方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、金屬零件應(yīng)力是指金屬零件在受到外力作用時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，在制造過程中，由于溫度變化和不均勻冷卻，會(huì)在金屬零件內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，在使用過程中，金屬零件受到各種載荷，也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力，金屬零件所承受的應(yīng)力大小直接或間接影響金屬零件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，在對金屬零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化消除應(yīng)力時(shí)，往往是采用熱處理的方式，例如在公開號(hào)為cn114021339a的申請文件中，公開了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的金屬薄壁零件性能優(yōu)化方法，該方案就是對金屬試樣進(jìn)行預(yù)應(yīng)變處理，記錄試樣應(yīng)變場變化；將預(yù)應(yīng)變后的金屬試樣按照一定溫度曲線進(jìn)行烘烤處理；測試獲得全面的原始狀態(tài)板材力學(xué)性能和預(yù)應(yīng)變烘烤處理后的板材性能數(shù)據(jù)，并進(jìn)行對比分析獲得二者力學(xué)性能參數(shù)和材料模型；基于預(yù)應(yīng)變烘烤硬化前后的材料級(jí)力學(xué)性能和材料模型，根據(jù)服役要求，對原始狀態(tài)零件以及經(jīng)過預(yù)應(yīng)變烘烤處理后的零件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，對比材料性能變化對結(jié)構(gòu)性能的影響；根據(jù)仿真結(jié)果以及設(shè)計(jì)要求，確定金屬板厚度、強(qiáng)度級(jí)別以及制造工藝參數(shù)；使用仿真所確定的尺寸的低強(qiáng)度牌號(hào)板材進(jìn)行零件冷沖壓成形，軋至預(yù)定應(yīng)變，整體烘烤硬化，并進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；該方法就是通過熱處理釋放掉金屬零件內(nèi)殘余的應(yīng)力，并沒有基于應(yīng)力參數(shù)對金屬零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，會(huì)導(dǎo)致由于設(shè)計(jì)失誤，在使用過程中容易超荷載導(dǎo)致金屬零件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題之一，通過對金屬零件進(jìn)行受力檢測，并對受力點(diǎn)進(jìn)行測試，可以得到金屬零件在使用過程中各個(gè)方向的承壓強(qiáng)度，基于承壓強(qiáng)度對金屬零件的受力進(jìn)行優(yōu)化，以解決現(xiàn)有技術(shù)中，在對金屬零件進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，沒有基于應(yīng)力參數(shù)對金屬零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，會(huì)導(dǎo)致由于設(shè)計(jì)失誤，在使用過程中容易超荷載導(dǎo)致金屬零件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本技術(shù)提供基于應(yīng)力參數(shù)的金屬零件性能優(yōu)化方法，包括如下步驟：

3、對金屬零件進(jìn)行受力檢測，得到金屬零件的測試受力點(diǎn)；

4、分別對所有測試受力點(diǎn)進(jìn)行測試，得到測試受力點(diǎn)的承壓值、目標(biāo)壓力值和其他分壓值；

5、對承壓值、目標(biāo)壓力值和其他分壓值進(jìn)行分析，得到所有測試受力點(diǎn)的承壓強(qiáng)度；

6、基于所有測試受力點(diǎn)的承壓強(qiáng)度，分析得到優(yōu)化點(diǎn)并進(jìn)行優(yōu)化。

7、進(jìn)一步地，所述對金屬零件進(jìn)行受力檢測，得到金屬零件的測試受力點(diǎn)包括如下子步驟：

8、將金屬零件在作業(yè)中的接觸面進(jìn)行標(biāo)記，得到泛受力面；

9、獲取金屬零件的幾何重心，以金屬零件的幾何重心為原點(diǎn)建立三維坐標(biāo)系，將處于z軸正軸的泛受力面與x軸正方向的夾角設(shè)置為正泛受力角度，將處于z軸負(fù)軸的泛受力面與x軸正方向的夾角設(shè)置為負(fù)泛受力角度；

10、將正泛受力角度和負(fù)泛受力角度相同的兩個(gè)泛受力面中的任意一個(gè)泛受力面進(jìn)行刪除后，對剩下的泛受力面進(jìn)行受力面規(guī)整，得到多個(gè)不同的受力面；

11、所述受力面規(guī)整包括：將正泛受力角度或負(fù)泛受力角度大于等于直角小于平角的泛受力面設(shè)置為左受力面，將正泛受力角度或負(fù)泛受力角度小于直角的泛受力面設(shè)置為右受力面，將正泛受力角度等于平角的受力面設(shè)置為上受力面，將負(fù)泛受力角度等于平角的受力面設(shè)置為下受力面；

12、對受力面進(jìn)行受力點(diǎn)集合，得到上受力點(diǎn)、下受力點(diǎn)、左受力點(diǎn)和右受力點(diǎn)，所述上受力點(diǎn)、下受力點(diǎn)、左受力點(diǎn)和右受力點(diǎn)統(tǒng)稱為測試受力點(diǎn)；

13、所述受力點(diǎn)集合包括將所有同種受力面進(jìn)行連接后，得到同種受力體，將同種受力體幾何中心設(shè)置為同種受力點(diǎn)。

14、進(jìn)一步地，所述分別對所有測試受力點(diǎn)進(jìn)行測試，得到所有測試受力點(diǎn)的承壓值和分壓值包括如下子步驟：

15、在測試受力點(diǎn)上分別設(shè)置一個(gè)壓力傳感器；

16、分別對測試受力點(diǎn)進(jìn)行整體壓力測試，得到承壓值；

17、分別對受力點(diǎn)分別進(jìn)行獨(dú)立壓力測試，得到目標(biāo)壓力值和其他分壓值。

18、進(jìn)一步地，所述整體壓力測試包括：對于任意一個(gè)測試受力點(diǎn)，將垂直于該測試受力點(diǎn)所在的壓力面的方向設(shè)置為壓力方向，

19、同時(shí)給所有測試受力點(diǎn)施加一個(gè)方向?yàn)閴毫Ψ较?，?qiáng)度為第一強(qiáng)度的壓力，獲取此時(shí)所有壓力傳感器的示數(shù)，記錄為承壓值p1至承壓值p4。

20、進(jìn)一步地，所述獨(dú)立壓力測試包括第一獨(dú)立壓力測試和第二獨(dú)立壓力測試，所述第一獨(dú)立壓力測試包括：將任意一個(gè)受力點(diǎn)設(shè)置為目標(biāo)受力點(diǎn)，對目標(biāo)受力點(diǎn)施加一個(gè)方向?yàn)閴毫Ψ较颍瑥?qiáng)度為第一強(qiáng)度的壓力，將目標(biāo)受力點(diǎn)的壓力傳感器的示數(shù)設(shè)置為點(diǎn)壓力值f0，將其他受力點(diǎn)的壓力傳感器的示數(shù)設(shè)置為點(diǎn)分壓值ff1至點(diǎn)分壓值ff3；

21、所述第二獨(dú)立壓力測試包括獲取任意兩個(gè)受力點(diǎn)，設(shè)置為目標(biāo)受力組，同時(shí)對目標(biāo)受力組中的兩個(gè)受力點(diǎn)分別施加一個(gè)方向?yàn)閴毫Ψ较?，?qiáng)度為第一強(qiáng)度的壓力，將此時(shí)目標(biāo)受力組的壓力傳感器的示數(shù)的和設(shè)置為組壓力值k0，將其他受力點(diǎn)的壓力傳感器的示數(shù)的和設(shè)置為組分壓值kf；

22、所述點(diǎn)壓力值和組壓力值統(tǒng)稱為目標(biāo)壓力值，所述點(diǎn)分壓值和組分壓值統(tǒng)稱為其他分壓值。

23、進(jìn)一步地，所述對承壓值、目標(biāo)壓力值和其他分壓值進(jìn)行分析，得到所有測試受力點(diǎn)的承壓強(qiáng)度包括如下子步驟：

24、將所有測試受力點(diǎn)的承壓值與第一強(qiáng)度的比值設(shè)置為承壓權(quán)重；

25、將任意受力點(diǎn)的承壓權(quán)重、點(diǎn)壓力值和該受力點(diǎn)相對其他目標(biāo)點(diǎn)的點(diǎn)分壓值代入單獨(dú)承重強(qiáng)度公式m＝a×(f0+ff1+ff2+ff3)中，計(jì)算得到該受力點(diǎn)的單獨(dú)承重強(qiáng)度，其中，m為受力點(diǎn)的單獨(dú)承重強(qiáng)度，a為受力點(diǎn)承壓權(quán)重，f0為點(diǎn)壓力值，ff1、ff2和ff3為該點(diǎn)相對其他目標(biāo)點(diǎn)的點(diǎn)分壓值；

26、將任意受力組的兩個(gè)承壓權(quán)重、組壓力值和該受力組相對其他受力組壓的組分壓值代入組承重強(qiáng)度公式中，計(jì)算得到該受力組的組承重強(qiáng)度，其中，l為受力組的組承重強(qiáng)度，a1和a2為受力組的兩個(gè)承壓權(quán)重，k0為組壓力值，kf1、kf2、kf3、kf4、kf5和kf6分別為該組相對其他受力組壓的組分壓值。

27、進(jìn)一步地，所述基于所有測試受力點(diǎn)的承壓強(qiáng)度，分析得到優(yōu)化點(diǎn)并進(jìn)行優(yōu)化包括如下子步驟：

28、使用坐標(biāo)法獲取承重分布圖形，所述承重分布圖形包括單獨(dú)承重圖形和受力組承重圖形；

29、所述坐標(biāo)法包括：建立平面直角坐標(biāo)系，以坐標(biāo)原點(diǎn)為中心作一個(gè)正四邊形，將正四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)依次記為點(diǎn)1至點(diǎn)4，將坐標(biāo)原點(diǎn)分別與點(diǎn)1至點(diǎn)4互相連接，得到四條線段；分別在四條線段上取距離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為承重強(qiáng)度的點(diǎn)，得到d1至d4，分別連接d1至d4，將得到的四邊形記錄為承重分布圖形，

30、將單獨(dú)承重分布圖形上距離坐標(biāo)原點(diǎn)最近的點(diǎn)設(shè)置為最低單獨(dú)承重強(qiáng)度，將最低單獨(dú)承重強(qiáng)度的兩個(gè)端點(diǎn)設(shè)置為最低承重組；

31、將最低承重組所包含的受力點(diǎn)設(shè)置為優(yōu)化點(diǎn)，對優(yōu)化點(diǎn)所在的受力面進(jìn)行平面調(diào)整，所述平面調(diào)整包括對于任意一個(gè)受力面，將該受力面向任意一個(gè)方向擴(kuò)大為原來的第一比例后，得到優(yōu)化受力面；

32、將優(yōu)化受力面的幾何中心設(shè)置為優(yōu)化受力點(diǎn)，使用優(yōu)化受力點(diǎn)進(jìn)行測試和分析，得到優(yōu)化后的所有測試受力點(diǎn)的承壓強(qiáng)度，使用坐標(biāo)法獲取受力組承重圖形，將受力組承重圖形的幾何中心與原點(diǎn)的距離設(shè)置為優(yōu)化進(jìn)度；當(dāng)優(yōu)化進(jìn)度大于標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)度時(shí)，重復(fù)進(jìn)行平面調(diào)整，當(dāng)優(yōu)化進(jìn)度小于等于標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)度時(shí)，停止優(yōu)化。

33、第二方面，本發(fā)明提供基于應(yīng)力參數(shù)的金屬零件性能優(yōu)化系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)上述任意一項(xiàng)所述的基于應(yīng)力參數(shù)的金屬零件性能優(yōu)化方法，系統(tǒng)包括受力采集模塊、受力分析模塊和結(jié)構(gòu)優(yōu)化模塊；

34、所述受力采集模塊包括受力采集單元和受力測試單元，所述受力采集單元用于采集金屬零件的受力面和受力點(diǎn)，所述受力測試單元用于對受力點(diǎn)進(jìn)行受力測試，得到測試受力點(diǎn)的承壓值、目標(biāo)壓力值和其他分壓值；所述受力分析模塊用于對承壓值、目標(biāo)壓力值和其他分壓值進(jìn)行分析，得到所有測試受力點(diǎn)的承壓強(qiáng)度；所述結(jié)構(gòu)優(yōu)化模塊基于受力點(diǎn)的承壓強(qiáng)度對金屬零件的承壓進(jìn)行優(yōu)化。

35、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明首先通過將金屬零件在作業(yè)中的接觸面進(jìn)行標(biāo)記，得到金屬零件的泛受力面，再對金屬零件的泛受力面進(jìn)行整合和簡化，得到金屬零件的四個(gè)不同方向的測試受力點(diǎn)，通過對泛受力面的簡化，大大減少了數(shù)據(jù)的計(jì)算量，提高了對金屬零件優(yōu)化的效率；

36、本發(fā)明還通過對測試受力點(diǎn)進(jìn)行測試，得到測試受力點(diǎn)的承壓值、目標(biāo)壓力值和其他分壓值，再通過對測試受力點(diǎn)的承壓值、目標(biāo)壓力值和其他分壓值的分析得到單獨(dú)承重強(qiáng)度和組承重強(qiáng)度，其中，單獨(dú)承重強(qiáng)度可以反映出該測試受力點(diǎn)在工作過程中的承重，組承壓強(qiáng)度可以反映任意兩個(gè)測試受力點(diǎn)之間的承重關(guān)系，通過獲取承重和承重關(guān)系，為后續(xù)尋找優(yōu)化點(diǎn)提供了數(shù)據(jù)支撐。