一种螺栓结合部刚度四点等效方法

螺栓结合部是机床结构中应用最普遍的固定结合部之一,直接影响着机床整机性能。应用有限元软件分析机床整机结构性能时,为了保证计算精度,需要精细划分螺栓结合部网格,导致计算规模大、耗时,因此探索简单有效的机床螺栓结合部有限元模型的处理方法具有重要意义。基于实验获取结合面基础特性参数,通过解析方法得到螺栓结合部中每个单元螺栓结合部的六项刚度,然后基于刚度等效原则将每个单元螺栓结合部等效成对称分布的四个弹簧单元,给出了等效弹簧刚度及位置的计算方法,在机床整机结构有限元分析时,以等效弹簧单元代替单元螺栓结合部,直接将其等效刚度代入有限元模型求解,可大大简化有限元计算模型。实验验证该等效方法是可行的。     

基于正交试验的机床结合部动刚度优化配置

机床中结合部分布众多且不同接触条件下其动刚度值不同,优化分析时很难研究每个动刚度值对机床动态性能的影响。针对此类问题,提出一种基于正交试验的机床结合部动刚度优化配置方法。该方法通过模态柔度与弹性能分布理论判定机床的薄弱模态和薄弱结合部,建立以薄弱结合部的动刚度为设计变量,各阶薄弱模态的最小模态柔度为目标的多目标优化模型。为提高优化效率,采用正交试验方法规划试验方案,并在试验结果分析中引入相似优先比法对结合部动刚度进行协同优化配置。以某型立式加工中心为例,采用优化配置方法确定其结合部动刚度的最优配置方案。仿真结果显示该方案下薄弱模态的模态柔度明显降低,整机动态性能提高,验证了该方法的可行性。     

螺栓结合部切向刚度计算模型建立及分析

对于栓接结合部来说,当前的研究主要集中在栓接结合部整体法向刚度的研究。由于栓接结合部的切向刚度对整机静态特性也起着至关重要的作用,因此,要实现对栓接结合部静态特性的全面解析,还需提出一种计算栓接结合部切向刚度的方法。以栓接结合部法向刚度求解模型为基础,提出一种计算栓接结合部切向刚度的解析模型。最后分别通过解析计算及有限单元法对具体实例进行计算,结果表明:计算模型获得的栓接结合部的整体位移值等于8.3917e-4m,而有限元计算的结果为3.19e-4m,两者存在一定的偏差,主要原因在于有限元分析中考虑了摩擦力的影响。而在考虑摩擦力影响的情况下,数学模型计算出的总位移数值为3.104e-4m,与有限元的计算结果误差较小,故可证明所提数学模型的可行性。内容为机械系统中螺栓结合部综合刚度的求解奠定了一定的理论基础。     

螺栓结合部接触面域的融合绑定建模方法

为提升复杂结构体模型在线动态监测与实时更新的精度,提出了一种螺栓结合部接触面域的融合绑定建模方法。建模过程中,由配对子结构在接触面两侧各提供一 部分单元组成接触面域单元,通过对该区域单元进行等效处理,使其满足各向同性条件,而接触面域单元之间则被构建为融合绑定接触连接。该建模方法最大的优点是可以有效避免增加结合部模型求解的自由度数,节约计算资源且参数识别方便,通用性较强。为保证计算模型与物理模型具有协调一致的精度,建模过程中考虑了螺栓螺母及传感器附加质量对建模精度的影响,并引入多目标遗传算法对结合部的物理表征参数进行了优化识别。结果表明：前6阶实验振型和仿真振型完全一致,相应固有频率相对误差的绝对值均在10%以内,说明该建模方法能够较为有效地解决工程实际中结合部的动力学建模问题。     

基于模态应变能的接触刚度识别方法

由于模态应变能对结构局部变形敏感,因而在以螺栓连接结构为代表装配结构中,预紧力变化对接触刚度和结构固有特性的影响可以采用模态应变能的方法进行分析,据此提出基于模态应变能的接触刚度识别方法,提高粗糙表面接触刚度识别的精度。以螺栓连接的T型块试验台为例,通过测试不同螺栓预紧力下结构前3阶固有频率,并采用薄层单元等效粗糙表面接触特性;考虑结构各阶模态应变能权重,进行了接触刚度识别和识别误差分析。研究结果表明,各阶模态应变能权重随着接触刚度或螺栓预紧力变化可能呈现不同的趋势,导致基于单阶模态的接触刚度识别结果之间存在较大差异;基于模态应变能的接触刚度识别方法由于综合考虑各阶模态的权重,反映了各阶固有频率的总体变化趋势;随着螺栓预紧力增大,接触刚度总体非线性增加,接触刚度识别误差总体下降。所提出的基于模态应变能的接触刚度识别方法,建立了螺栓连接结构中预紧力变量、粗糙表面接触刚度和模态固有频率耦合机制,为粗糙表面接触刚度建模提供了一种精确的识别方法。     

转子轴承系统结合部等效刚度识别

针对转子轴承结合面刚度难于确定的问题,提出一种有限元模态分析、试验模态分析与BP神经网络相结合的等效刚度识别方法。采用Abaqus有限元分析软件建立转子轴承系统的有限元分析模型并得到其固有频率;并对转子轴承系统进行试验模态分析,得到前四阶弯曲固有频率;最后通过BP神经网络对等效刚度和固有频率进行训练与识别。研究结果表明,转子轴承系统的径向等效刚度识别最大相对误差为1.75%,轴向等效刚度识别最大相对误差为5.43%。方法为机械结构结合部的参数识别提供了参考。     

机床固定结合部刚度与阻尼参数的识别方法

根据结合部的结构特征,提出了一种传递函数分析与实验模态分析相结合的结合面参数识别方法,利用DASP测试系统对实验测得的数据进行传递函数分析和模态分析,并对结合面接触刚度的识别进行了实验验证,证明该方法是简单有效的.     

基于模态贡献量诊断法提高副车架结构动刚度方法研究

针对某型车底盘开发设计过程中副车架与摆臂前安装点动刚度偏低的问题,建立以副车架为主体的有限元模型,运用模态贡献量诊断方法研究了影响副车架动刚度的主要模态成分,并通过模态分析根据主要模态成分的应变能分布判断影响副车架动刚度的主要区域。通过优化这些区域的结构,最终实现了副车架动刚度的提高,从而达到了目标的要求。     

基于模态和刚度的车门优化研究

首先运用试验分析技术和有限元分析方法对某乘用车车门进行模态分析,得到了车门固有频率和振型,并对比试验数据验证了有限元模型的准确性。然后对车门的侧向刚度、下沉刚度、扭转刚度进行求解。最后基于模态应变能对车门能量集中部位进行准确定位,并对车门内板下侧等部位进行了优化,提高了车门低阶模态、刚度值。取得了较好的优化效果,为车门的后续优化设计提供了指导。     

多载荷历程作用下螺栓结合部特性实验及分析

以往对结合部刚度特性的研究多着重于不同粗糙度结合部的横向对比,较少或忽视了同一结合部在载荷作用下多次循环历程加载时加载前后刚度特性的纵向对比,以及忽视多次循环历程加载时加载前后表面部分微凸体高度变化的纵向对比。实际上,不论刚度特性还是界面部分微凸体,在多次载荷历程作用下都会变化,这就使预测设备的动静态性能复杂化。针对这一问题,本文基于实验研究了粗糙表面单元螺栓结合部刚度特性在循环载荷历程作用下的变化规律,为量化研究和更好的应用这一规律,对本文各载荷历程曲线进行了数值拟合。纵向比较研究发现：单元结合部刚度特性随载荷作用历程循环次数的变化而变化,即：随着载荷历程作用次数的增加,单元螺栓结合部变形减小,结合部刚度增加。为进一步了解刚度特性变化的机理,还对结合部接触表面进行了载荷作用后的显微镜观察,发现结合部螺栓孔附近的表面部分微凸体高度在螺栓多次循环预紧力作用下有不同程度的塑性变形。     

快走丝电火花线切割机床动刚度研究

国产快走丝电火花线切割机床加工精度一般均不高.通过对机床结构的分析和激振试验,找出影响该类机床加工精度的主要原因--结构不合理、动刚度差,并提出改进办法.     

模态试验在机床滑块导轨系统建模中的应用研究

机床结合面参数的正确与否,对整机有限元模型的建模精度具有举足轻重的作用。针对影响XH2725机床整机建模精度的关键结合面——滑块导轨结合面进行模态试验,测试结合面动力学特性,采用分量分析法得出结合面的特征参数并应用于机床整机的动力学建模。     

非线性排气系统波纹管修正模型的模态分析

应用hypermesh建立双层无加强型波纹管非线性接触有限元模型进行静力学分析。试验应力验证了该非线性模型基本可行,但比较仿真刚度与试验刚度、经验公式计算刚度时显示轴向刚度误差较大,主要原因是由于波纹管加工成型后管壁变薄引起的。参考经验公式中修正壁厚的方法,对轴向刚度仿真结果及非线性有限元模型参数进行修正,修正后的仿真结果均满足工程要求。最后应用修正后的波纹管非线性有限元模型进行动态特性分析,结果表明该波纹管怠速工况下不会共振。     

复杂结构动态响应相关性分析方法研究

有限元分析方法和试验模态分析方法是结构动态分析的两个重要手段,对于构造或边界条件复杂的结构进行动态分析时,需要将两种方法结合起来,使得有限元模型和试验模型能够相互验证和补充。要达到这一目的就需要对有限元模型和试验模型的相关性进行分析和计算。目前国内外主要限于两种模型在频域范围内对模态参数的相关性进行比较分析。从时域角度出发,利用时序分析理论中基于0-1序列的互相关分析理论,对两种模型的时域响应的相关性进行了研究。首先从理论上论证了响应数据序列满足时序分析理论所要求的条件特征,其次在应用上给出了响应相关分析的具体计算方法。并以复杂结构为算例对这种方法的特点、适用性和可行性进行了探讨。     

高速电主轴支承刚度计算及模态分析

以某型号数控磨床用高速电主轴为研究对象,基于滚动轴承静力学推导了高速电主轴常用支承—角接触球轴承计及预紧接触角变化的径向刚度和多联组配轴向刚度计算公式,结果显示该计算公式比现有文献中相关计算更准确,讨论了轴向预紧力对支承刚度的影响规律。在得到支承刚度的基础上,在ANSYS中采用弹簧单元COMBIN14模拟主轴轴承支承,基于ANSYS对主轴部件进行了不同轴向预紧力和不同转速下的模态分析,讨论了转速和轴向预紧力对电主轴模态的影响。     

轴承刚度对血泵转子系统的模态影响分析

为了研究轴承的支承刚度对轴流式血泵转子系统振动特性的影响,以血泵转子系统为研究对象,利用ANSYS软件,采用有限元法,得出了在不同轴承支承刚度下血泵转子系统的前五阶固有频率和对应的振型。通过研究表明:在不同轴承支承刚度范围内,轴承支承刚度的大小对血泵转子系统的固有频率影响不大,并且血泵转子系统模态振型变形微小;由于该血泵转子系统固有频率较大且远离生活环境中的振源频率,所以在进行血泵转子系统的设计时,不需要考虑共振的影响因素。     

基于齿轮箱结构的试验模态测试研究

现代机器多要求高速、高效、低耗能、轻型、低噪声和性能可靠。解决这些问题,离不开动态测试与分析,因而模态测试技术得到迅速发展和广泛应用。目前的发展趋势是把有限元方法和试验模态分析技术结合起来。     

数控机床动态特性测试与分析研究

应用试验模态分析方法对某型号数控机床进行了模态试验,得到其固有频率、阻尼比、模态振型、动刚度等参数。测试结果表明,主要薄弱环节集中在滑枕、滑板、立柱处。将现代测试手段和模态分析技术相结合,在综合分析实验结果的基础上,提出在滑枕处增加镶条来提高机床动刚度的方法,并用实验验证了改进措施的有效性。     

非线性接触下直线电机悬架作动器模态分析

针对直线电机式悬架作动器模态分析误差较大的问题,提出影响分析结果的非线性因素--法向接触刚度,通过优化接触刚度因子实现对作动器模态的精确分析.利用ANSYS Workbench对其进行了有限元仿真,研究了作动器各部件在不同阶数下的固有频率变化值,获得了作动器固有频率与接触刚度因子的相互影响关系,得到了作动器在最优接触刚...     

三维振动强化抛光振动台的模态分析

将有限元模态计算和模态试验相结合，利用有限元法分析最初的设计结构动态特性，然后对该结构进行试验模态分析，从而检验有限元分析方法的可信度。利用经过验证的简化模型和计算方法，分析结构参数改变时对系统动特性的影响，进而为实现结构的优化设计提供依据。