[發(fā)明專利]多點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)的載荷傳遞路徑優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010546886.5
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111783285B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢林方;陳光宋;湯勁松;陳龍淼;徐亞棟
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;G06F17/16;G06F119/14
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 汪清

本發(fā)明提出了一種多點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)的載荷傳遞路徑優(yōu)化方法，首先建立多點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)的柔性支撐剛度模型；然后建立多點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)的剛性支撐剛度模型；再建立多點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)的載荷傳遞路徑動(dòng)力學(xué)模型；設(shè)置非承載結(jié)構(gòu)的振動(dòng)過載為優(yōu)化目標(biāo)；設(shè)置柔性支撐結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)和位置參數(shù)為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量；建立載荷傳遞路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)模型；通過優(yōu)化算法獲得最優(yōu)的柔性支撐結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)和位置參數(shù)；本發(fā)明提出的方法能從源頭上降低載荷激勵(lì)對非承載結(jié)構(gòu)的影響，而非被動(dòng)地采用減震器進(jìn)行抗震，可以顯著降低非承載結(jié)構(gòu)的振動(dòng)過載，降低對減震器的性能需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于載荷傳遞路徑優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)的載荷傳遞路徑優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

工程中多點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用，例如挖掘機(jī)械、爬行機(jī)器人、機(jī)械加工夾具設(shè)計(jì)、高精度大口徑透鏡等，通常這類結(jié)構(gòu)由剛性支撐結(jié)構(gòu)和柔性支撐結(jié)構(gòu)組成，例如鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)成的剛性支撐和液壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成的柔性支撐結(jié)構(gòu)的組合。隨著我國“新基建”計(jì)劃對工程和機(jī)械系統(tǒng)信息化、智能化的推進(jìn)，這些系統(tǒng)中將增加眾多的信息化設(shè)備、智能化設(shè)備、高端精密儀器等，這些設(shè)備和儀器對系統(tǒng)運(yùn)行過程中的沖擊和振動(dòng)過載較為敏感，若不加以振動(dòng)抑制，則會(huì)極大影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，大大削落系統(tǒng)性能和競爭力。因此，對工程中多點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)的沖擊和振動(dòng)過載進(jìn)行抑制具有重大的意義。

目前，廣泛采用的振動(dòng)抑制方法是添加減震器等阻尼原件來對振動(dòng)能量進(jìn)行消耗，然而，隨著設(shè)備的復(fù)雜性提高、敏感原件對過載要求的提高，導(dǎo)致減震設(shè)備的性能難以滿足要求，成本也急劇上升。此外，采用添加減震器這種被動(dòng)減振的方式，往往由于新設(shè)備的增加導(dǎo)致新的問題出現(xiàn)比如：原機(jī)械系統(tǒng)質(zhì)量增加、原機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置出現(xiàn)沖突等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)的載荷傳遞路徑優(yōu)化方法，以降低非承載結(jié)構(gòu)的振動(dòng)過載。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種多點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)的載荷傳遞路徑優(yōu)化方法，包括以下步驟：

步驟1、建立多點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)的柔性支撐剛度模型；

步驟2、建立多點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)的剛性支撐剛度模型；

步驟3、建立多點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)的載荷傳遞路徑動(dòng)力學(xué)模型；

步驟4、設(shè)置非承載結(jié)構(gòu)的振動(dòng)過載為優(yōu)化目標(biāo)；

步驟5、設(shè)置柔性支撐結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)和位置參數(shù)為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量：將柔性支撐結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)和位置參數(shù)作為柔性支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)變量；

步驟6、建立載荷傳遞路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)模型；

步驟7、通過優(yōu)化算法獲得最優(yōu)的柔性支撐結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)和位置參數(shù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：

(1)建立柔性支撐結(jié)構(gòu)的載荷傳遞路徑動(dòng)力學(xué)模型；以非承載結(jié)構(gòu)的振動(dòng)過載最小為目標(biāo)；以柔性支撐結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)和位置參數(shù)為設(shè)計(jì)變量；建立載荷傳遞路徑優(yōu)化模型；通過優(yōu)化設(shè)計(jì)獲得非承載結(jié)構(gòu)最小的過載；優(yōu)化過程全部基于多自由度系統(tǒng)已有設(shè)備，沒有引入任何額外的抗震設(shè)備，因此能大幅降低對過載敏感設(shè)備所需減震器的性能需求；

(2)從載荷的源頭降低載荷激勵(lì)對非承載結(jié)構(gòu)的影響，大幅降低非承載結(jié)構(gòu)的振動(dòng)過載。

附圖說明

圖1為本發(fā)明優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的流程圖。

圖2為鋼板多點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)圖。

圖3為優(yōu)化前后待優(yōu)化點(diǎn)加速度變化曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的介紹。

結(jié)合圖1，本發(fā)明的一種多點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)的載荷傳遞路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：