[發明專利]激光切割機的橫梁設計方法

有效

• 申請號: 201310043299.4
• 申請日: 2013-02-02
• 公開（公告）號: CN103106307A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 萬虹;肖俊君;范國成;陳根余;陳燚;高云峰
• 申請（專利權）人: 深圳市大族激光科技股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

1.一種激光切割機的橫梁設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

將橫梁簡化為多個結構元素，所述結構元素包括多個結構參數，根據所述結構元素建立所述橫梁的結構參數化的幾何模型；

根據所述結構參數化的幾何模型建立模態分析有限元模型；

依次將所述多個結構參數中的單個結構參數單獨作為變量進行模態分析，并根據模態分析的結果從所述多個結構參數中選取設計變量；

利用有限元分析軟件對所述設計變量進行優化，得到所述結構參數的最優解。

2.根據權利要求1所述的激光切割機的橫梁設計方法，其特征在于，所述結構元素包括外框及回型筋，所述回型筋收容于所述外框內并與所述外框的內壁抵接，以支撐所述外框。

3.根據權利要求2所述的激光切割機的橫梁設計方法，其特征在于，所述結構參數包括外框長度、外框寬度、外框高度、外框壁厚、回型筋的厚度、回型筋高度及回型筋個數。

4.根據權利要求1所述的激光切割機的橫梁設計方法，其特征在于，所述根據所述結構參數化的幾何模型建立模態分析有限元模型的步驟為：

設置進行模態分析的前處理條件參數，所述前處理條件參數包括材料屬性、網格劃分及固定邊界條件的參數；

根據所述結構參數的初始值進行初次模態計算，并設置所述橫梁的固有頻率參數，所述固有頻率參數包括第一階頻率、第二階頻率及第三階頻率。

5.根據權利要求4所述的激光切割機的橫梁設計方法，其特征在于，所述依次將所述多個結構參數中的單個結構參數單獨作為變量進行模態分析，并根據模態分析的結果從所述多個結構參數中選取設計變量的步驟為：

根據對所述橫梁的實際需求設置所述結構參數的設計范圍；

依次將所述多個結構參數中的單個結構參數單獨作為變量進行模態分析，得到所述固有頻率參數隨所述變量在設計范圍內變化的變化規律；

根據上述變化規律，選取對所述固有頻率參數的影響超過預設范圍的結構參數作為設計變量。

6.根據權利要求5所述的激光切割機的橫梁設計方法，其特征在于，所述依次將所述多個結構參數中的單個結構參數單獨作為變量進行模態分析，得到所述固有頻率參數隨所述變量在設計范圍內變化的變化規律的步驟為：

依次僅改變所述橫梁的外框寬度、外框高度、外框壁厚、回型筋的厚度、回型筋高度及回型筋個數，并根據所述固有頻率參數的變化得到所述變化規律，其中，所述外框寬度、外框高度、外框壁厚、回型筋高度對所述固有頻率參數的影響超過預設范圍，回型筋的厚度及回型筋個數對所述固有頻率參數的影響未超過預設范圍。

7.根據權利要求5所述的激光切割機的橫梁設計方法，其特征在于，所述利用有限元分析軟件對所述設計變量進行優化，得到所述結構參數的最優解的步驟為：

將所述橫梁的質量設定為狀態變量，并設置所述設計變量、所述狀態變量的約束范圍及目標函數；

進行有限元分析循環，得到所述設計變量的最優解。

8.根據權利要求7所述的激光切割機的橫梁設計方法，其特征在于，所述進行有限元分析循環，得到所述設計變量的最優解的步驟為：

根據所述固有頻率參數隨所述外框寬度、外框高度、外框壁厚、回型筋高度變化的變化規律以及所述外框寬度、外框高度、外框壁厚、回型筋高度與所述橫梁的質量的關系，確定最優的外框寬度、外框高度、外框壁厚及回型筋高度的值。