[發明專利]一種優化機床大件結構動態特性的方法

有效

• 申請號: 201810894923.4
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN109117547B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 李天箭;丁曉紅;吳晨帆
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

1.一種優化機床大件結構動態特性的方法，用于優化所述機床的所述大件結構的質量和剛度，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，采集所述大件結構上各個測試點上的加速度數據；

步驟2，構建所述大件結構的簡化模型，獲取所述大件結構各階模態頻率數據與振型矩陣數據；

步驟3，結合所述大件結構各階模態頻率數據、振型矩陣數據，分別通過質量靈敏度公式、剛度靈敏度公式確定所述大件結構的質量薄弱點和剛度薄弱點，

所述質量靈敏度公式為：

所述剛度靈敏度公式為：

ω_r為所述大件結構第r階固有頻率；φ_ir和φ_jr分別為所述大件結構第r階固有頻率中的測試點i和測試點j的振型向量，m_ij為所述大件結構測試點i與測試點j之間的結構質量，k_ij為所述大件結構測試點i與測試點j之間的結構剛度；

步驟4，確定各個所述測試點上結構質量分布的目標函數以及結構剛度分布的目標函數，

結構質量分布的目標函數為：

Max f(m)

變量：m＝(m₁，m₂，…m_n)

約束條件：

f_i≥[f_i]

ψ_i≤[ψ_i]

m_i-min≤m_i≤m_i-max

f(m)為所述大件結構動態特性；m為所述大件結構某個測試點結構質量，m₁、m₂、m_n分別為所述大件結構的第1個測試點、第2個測試點以及第n個測試點的結構質量，m_i為所述大件結構的第i個測試點的結構質量，f_i為所述大件結構的第i階固有頻率，[f_i]為所述大件結構的第i階最低頻率值，ψ_i為所述大件結構第i階模態振幅，[ψ_i]為所述大件結構的第i階模態最大振幅，m_i-min為所述大件結構的第i個測試點的結構質量的最低允許值，m_i-max為所述大件結構的第i個測試點的結構質量的最高允許值；

步驟5，通過各測試點的結構質量的目標函數計算出各測試點的結構質量的合理優化值，通過各測試點的結構剛度的目標函數計算出各測試點的結構剛度的合理優化值；

步驟6，通過結構質量優化值對比所述大件結構優化前后的各階模態頻率和振幅的變化值，通過結構剛度化值對比所述大件結構優化前后的各階模態頻率和振幅的變化值；以及

步驟7，利用所述大件結構各測試點的結構質量優化后的整個大件結構各階模態頻率進行模態置信準則MAC驗證，以及利用所述大件結構各測試點的結構剛度優化后的整個大件結構各階模態頻率進行模態置信準則MAC驗證，若驗證的結果不理想，則重復所述步驟6直至MAC驗證取得理想的結果。

2.根據權利要求1所述的優化機床大件結構動態特性的方法，其特征在于：

其中，所述步驟1包括如下子步驟：

步驟1-1，選取所述大件結構多個的關鍵位點作為測試點；

步驟1-2，在每個所述測試點上貼上加速度傳感器；

步驟1-3，采用力錘對所述大件結構的某一拾振點進行錘擊，采集各個所述測試點上的加速度數據。

3.根據權利要求2所述的優化機床大件結構動態特性的方法，其特征在于：

其中，所述關鍵位點是指能夠建立所述大件結構的測試模型的典型位點，包括所述大件結構邊角上的點以及所述大件結構上的其它振動敏感點。

4.根據權利要求2所述的優化機床大件結構動態特性的方法，其特征在于：

其中，在選取所述拾振點時，要避免選取的所述拾振點在所述測試點上。

5.根據權利要求2所述的優化機床大件結構動態特性的方法，其特征在于：

其中，在用力錘錘擊所述大件結構時，要避免連續敲擊，應采用一點激勵多點響應的方式。