[發明專利]對數控機械加工設備的模態分析測點執行布置優化的方法

有效

• 申請號: 201110412810.4
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102566424A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 李斌;毛新勇;劉紅奇;毛寬民;彭芳瑜;白向賀;蔡輝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

1.一種用于對數控機械加工設備的實驗模態分析測點執行布置優化的方法，該方法包括下列步驟：

(1)通過有限元仿真，對數控機械加工設備進行實物三維建模、網格劃分和模態分析，由此獲得其整體結構模態振型和相應的模態振型矩陣；

(2)利用所述整體結構模態振型，確定并選取數控機械加工設備的模態振型敏感部件及其相應的振型矩陣；

(3)從所述模態振型敏感部件中選取其表面可測節點，并將這些表面可測節點作為布置優化的對象；

(4)使用有效獨立法，對所述表面可測節點進行迭代剔除，由此實現對這些表面可測節點的首次優化；

(5)采用香農采樣定理，對所述模態振型敏感部件執行線性化均勻布點，該步驟具體包括以下子步驟：

(5-1)根據步驟(1)所獲得的整體結構模態振型，確定所述模態振型敏感部件的最高階模態；

(5-2)計算所述最高階模態的半波長；

(5-3)根據所述模態振型敏感部件的最高階模態的所有模態振型節點，將每個節點之間的距離設定為所述半波長，并相應在每個節點上布置一個測點；

(5-4)在上述間距為半波長的每兩個節點之間，再均勻布置兩個測點，以對步驟(5-3)所獲得的測點進行補充；

(5-5)從通過步驟(5-3)和(5-4)所確定的測點中選擇位于數控機械加工設備部件邊緣的表面、并且與通過步驟(4)迭代剔除后的測點相重合的測點作為最終測點，以實現對測點的再次優化；

由此完成對整個數控機械加工設備的實驗模態分析測點的布置優化過程。

2.如權利要求1所述的用于對數控機械加工設備的實驗模態分析測點執行布置優化的方法，其特征在于，在步驟(4)中，將優化后的最小測點數量設定為大于或等于所述模態振型敏感部件的模態階數，并且將優化后的測點的自由度數選擇為在MAC矩陣中非對角元最大值隨自由度的變化曲線中，數值等于最小測點數量的自由度數之后的首個局部極小值所對應的自由度數。

3.如權利要求1或2所述的用于對數控機械加工設備的實驗模態分析測點執行布置優化的方法，其特征在于，所述數控機械加工設備的模態振型敏感部件包括主軸、立柱、床身、工作臺和底座中的一種或多種。

4.如權利要求1-3任意一項所述的用于對數控機械加工設備的實驗模態分析測點執行布置優化的方法，其特征在于，所述數控機械加工設備為數控機床。

5.如權利要求4所述的用于對數控機械加工設備的實驗模態分析測點執行布置優化的方法，其特征在于，所述數控機床的整體結構模態包括左右擺動振型、前后仰俯振型，以及立柱扭轉振型和工作臺、床身彎曲振型。

6.如權利要求1-5任意一項所述的用于對數控機械加工設備的實驗模態分析測點執行布置優化的方法，其特征在于，在完成對整個數控機械加工設備的實驗模態分析測點布置優化之后，相應于各個測點布置傳感器，以便執行對設備的整機實驗模態分析。