[發明專利]基于有限差分法的重型雙柱立車橫梁重力變形預測方法

有效

• 申請號: 201410853151.1
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104714478A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 韓振宇;邵忠喜;王瀚;富宏亞
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05B19/401
• 分類號: G05B19/401;B23Q1/01
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

1.一種基于有限差分法的重型雙柱立車橫梁重力變形預測方法，其特征在于：所述橫梁重力變形曲線計算方法通過以下步驟實現：

步驟一：模擬實際裝配條件設計重型機床橫梁自重變形實驗，得到材質不均一情況下橫梁自重變形曲線；

步驟二：利用材料力學理論，根據橫梁在自重作用下的受力情況將橫梁簡化為簡支梁力學模型；

步驟三：將橫梁離散成一組離散微段，對步驟二得到的所述簡支梁力學模型離散化，再結合有限差分法建立橫梁重力變形離散化模型；

步驟四：結合步驟一所述重型機床橫梁自重變形實驗以及步驟三所述橫梁重力變形離散化模型，計算各個所述離散微段的當量抗彎剛度；

步驟五：通過有限元方法模擬重型機床橫梁的實際裝配條件，將橫梁與垂直刀架裝配后計算橫梁有限元重力變形曲線；

步驟六：利用步驟四計算得到的所述當量抗彎剛度，基于有限差分法對步驟五計算得到的所述橫梁有限元重力變形曲線進行校正，得到最終的橫梁重力變形曲線，即預測出重型雙柱立車橫梁重力變形程度。

2.根據權利要求1所述基于有限差分法的重型雙柱立車橫梁重力變形預測方法，其特征在于：步驟一所述重型機床橫梁自重變形實驗具體為，

步驟一一、根據橫梁外形，將橫梁所在水平面內的橫梁中點作為坐標系原點O，建立笛卡爾坐標系，X軸方向沿橫梁導軌方向，且向右為正，Y軸垂直于X軸，且向上為正，Z軸正方向符合右手定則；

步驟一二、將橫梁平放，采用自準直儀測量平放狀態下橫梁下導軌表面的Z向直線度數據；

步驟一三、再將橫梁側放至變形穩定后，采用水平儀或自準直儀測量側放狀態下橫梁下導軌表面的Z向直線度數據。

3.根據權利要求1或2所述基于有限差分法的重型雙柱立車橫梁重力變形預測方法，其特征在于：步驟一所述橫梁自重變形曲線的獲取方法具體為：

將步驟一三所述側放至變形穩定后測得的Z向直線度與步驟一二所述將橫梁平放后測得的Z向直線度數據的差值，利用所述差值繪制成所述的橫梁自重變形曲線。

4.根據權利要求3所述基于有限差分法的重型雙柱立車橫梁重力變形預測方法，其特征在于：步驟二所述簡支梁力學模型的具體建模方法為：

根據步驟一一選擇的橫梁的外形以及機床橫梁的工作環境和裝配約束條件，將橫梁簡化為簡支梁，再將橫梁的自身重力作為均布載荷施加于橫梁，以橫梁的重力載荷集度來表示均布載荷，利用材料力學的計算方法對橫梁的受力情況進行簡化，得到所述簡支梁力學模型為：z′′(x)=M(x)EI(x);]]>式中，

x表示橫梁沿導軌方向的坐標值；

z(x)表示橫梁自重變形曲線；

M(x)表示橫梁彎曲變形所受的彎矩；

E表示橫梁材料的彈性模量；

I(x)表示截面慣性矩的分布函數。