机床结构的模态参数识别

文中介绍了在非比例阻尼的情况下,识别机床结构模态参数的方法。考虑到实测值和理论分析值之间的误差最小二乘值,可得到传递函数的优化拟合曲线。根据复模态理论和线性优化的方法,编制了通用计算机程序FMS。作为实例,文中给出了识别有机玻璃立柱模型的模态参数的结果。     

机床运转状态下模态参数的测试

对相对电磁激振器利用三角形脉冲信号进行机床瞬态激振的一些问题进行了探索和研究．结果表明，这种激振方法克服了目前国内广泛应用的手锤激励法试验和信号处理的不足，并同随机激振，正弦激振做了对比，测试分析结果比较理想．     

一种基于试验模态参数的结构边界条件优化设计方法

针对工程上含有复杂链接机构的结构在有限元建模时边界约束无法准确确定问题,发展了一种基于试验模态参数的结构边界条件优化设计方法,将模态试验和计算模态分析相结合,通过基于遗传算法的多目标优化方法,以试验模态的频率和振型参数为优化目标,通过调整边界约束得到准确的有限元模型,获取准确的质量信息。通过一个有试验数据的三维空气舵算例,验证了该方法的可行性并达到了修正试验质量参数的效果。     

基于模态联合仿真寻优法的机床刀具结合部参数辨识方法

为保证机床加工时的切削稳定性,获得准确的稳定性叶瓣图（切削速度-切削深度关系图）,需要得到机床刀具刀尖点的频率响应函数（FRF）。刀尖在加工时处于旋转状态,无法通过粘贴式传感器直接获取其频率响应函数。针对这一问题,提出了通过准确辨识刀柄结合部间动力学参数来预测刀尖频响。为实现刀柄结合部的动态参数识别,提出了基于模态分析理论的联合仿真寻优法的辨识方法。该方法通过均布弹簧-阻尼单元模拟结合部接触特性,以模态实验测得前2阶模态固有频率及其对应的振幅为目标约束,以结合部间的刚度和阻尼为变量进行有限元分析,采用最小二乘法构建二者的多目标优化函数,并在MATLAB-ANSYS集成环境下建立非线性规划函数寻优任务实现结合部动力学参数的辨识。为了提高辨识效率减少调用有限元分析的次数,采用了样本点构造的方法;为了避免因采样点选取不合理而造成计算量增加,采用了采样区间归一化的处理方式。最后,将优化识别结果通过弹簧单元指令代入有限元模型进行谐响应分析来预测刀尖FRF,对比有限元仿真与模态试验对应测点的频响数据。结果表明,二者的频率响应函数曲线拟合度较高,且前2阶的固有频率误差分别仅为0和0.04%。验证了该方法的可行性,为进一步获得稳定叶瓣图提供支持。     

AFRL成功验证SIXA结构件

美国空军实验室（AFRL）在结构完整的X波段阵列（SIXA）计划项目的支持下，成功地完成了一项部件级损伤试验。SIXA是一种高频（X波段）承载相控阵天线方案，可集成于一种结构中，并可作为飞机结构的一部分，如武器拱形门或者机翼结构部件等。     

基于空间动力学优化的机床结构件质量匹配设计

提出基于整机空间动力学预测模型、以移动结构件质量为设计变量的多目标匹配设计方法. 基于机床移动件的工作行程构建整机工作空间,运用正交试验法进行空间位姿试验设计,建立整机空间固有频率预测模型;在工作空间内对机床进行动力学性能的灵敏度分析,识别动力学的最优位姿和最差位姿;以最差位姿机床固有频率为优化目标,采用多目标质量匹配法对移动部件的质量进行最佳分布设计;重新计算优化后机床的固有频率,通过频率响应分析,比较优化前、后机床在最差和最优位姿下的动力学性能. 结果表明,经过多目标质量匹配优化后,机床的固有频率得到了提高,刀尖节点的最大频响振幅明显降低,机床的整机动力学性能有了较大程度的改善.     

基于空间动力学优化的机床结构件质量匹配设计

提出基于整机空间动力学预测模型、以移动结构件质量为设计变量的多目标匹配设计方法.基于机床移动件的工作行程构建整机工作空间,运用正交试验法进行空间位姿试验设计,建立整机空间固有频率预测模型;在工作空间内对机床进行动力学性能的灵敏度分析,识别动力学的最优位姿和最差位姿;以最差位姿机床固有频率为优化目标,采用多目标质量匹配法对移动部件的质量进行最佳分布设计;重新计算优化后机床的固有频率,通过频率响应分析,比较优化前、后机床在最差和最优位姿下的动力学性能.结果表明,经过多目标质量匹配优化后,机床的固有频率得到了提高,刀尖节点的最大频响振幅明显降低,机床的整机动力学性能有了较大程度的改善.     

大型航空结构件比较式优化设计

大型航空整体结构件在加工过程中在切削力、切削热、零件刚度等多种因素的影响下,很容易产生变形,从而影响结构件本身的性能。文章利用大型有限元分析软件ANSYS,针对大型结构件的不同铣削位置变形问题进行有限元分析,根据应力分布分析的结果,找出结构件薄弱环节,进而进行优化设计。通过优化较大地提高了结构件性能。     

大型航空结构件比较式的优化设计

我国航空领域在经济社会的不断发展推动下有了很大的提升,尤其是在设计方面更是在以往的基础上有了很大的发展和进步。尤其是近年来,对于大型航空结构件比较式的优化设计的研究逐步增多。本文主要阐述了航空结构件的发展趋势,分析了航空结构件的工艺特点,并对大型结构件分析部位的确定、大型结构件有限元建模分别进行了探索,进而对大型航空结构件比较式优化设计进行了一定的研究,旨在为提高我国大型航空结构件比较式的优化设计水平而提出一些有价值的参考意见。     

基于机器学习的视频指纹识别

把视频应用于指纹识别,定义指纹视频的内部相似性(inside similarity,S^I)和一对待匹配指纹视频的外部相似性(outside similarity,S^O),计算两个视频的匹配分数来表示它们的相似性,大大提高了自动指纹识别系统的识别率。为寻求更好的识别效果,提出把一次匹配结果作为一个样本,将S^I和S^O作为一个样本的两个特征的新思路,把判断一次匹配是同源匹配还是异源匹配问题转化为对具有二维特征(S^I,S^O)的样本进行分类的问题。在样本集上应用常见的机器学习算法,对每次的匹配结果进行分类。在两组样本集上的实验结果为:应用机器学习算法得到的最低错误率分别为0.1704％和0.1106％,而使用阈值得到的最低错误率分别为0.2229％和0.1700％。结果表明,相比使用阈值来区分指纹同、异源的方法,应用机器学习算法不仅提高了识别率,而且省去了计算两个视频的匹配分数时对参数和阈值的复杂选取过程。     

基于模态参数的钢框架螺栓连接节点损伤识别理论与实验研究

提出一种有效的框架结构螺栓连接半刚性节点损伤的分步识别方法.首先采用仅与损伤位置有关、而与损伤程度无关的模态参数损伤指标作为神经网络训练输入,以确定损伤节点位置,极大地简化了神经网络结构,提高了损伤定位效率;然后通过模态敏感性方法对前步识别出的可能损伤节点进行损伤程度识别,有效地克服了传统模态敏感性方法在同时进行损伤位置及程度识别时,损伤识别动力学反问题结果的准确性与可靠性受可用模态信息量影响较大的问题.通过对一个8层半刚性连接框架的数值仿真与一个实验室两层螺栓连接钢框架的实验研究,验证了所提方法的可行性与有效性.     

宏纤维复合平板结构的作动方程与试验验证

宏纤维复合材料(MFC)对板壳结构具有很好的治振效果,为了得到更为精确的MFC力电关系及提高MFC的振动控制效果,提出了一种新的MFC复合平板结构作动方程计算方法.在MFC的第1类压电方程基础上,建立了考虑泊松比与MFC薄膜应变对MFC作动力与作动弯矩影响的P1型MFC复合平板结构作动方程,得到了MFC对结构的作动力与作动弯矩.模型计算结果与公认数据进行比较,偏差在5%以内;完成了MFC复合平板结构的振动控制试验,控制前后的加速度仿真结果与试验结果之间的偏差在7.5%以内,表明本文推导的P1型MFC作动方程是适用的,可以用于MFC对平板结构的减振控制仿真计算.     

数控机床中的Kv因子优化仿真

研究了数控机床进给伺服系统中的Kv因子的影响因素,提出因子优化方法和最佳Kv因子的计算公式;利用MATLAB／SIMULINK仿真工具箱对进给伺服系统的位置环进行了仿真研究,仿真结果正确。     

机床主轴动力优化的逆摄动法

用逆摄动法进行机床主轴的动力优化设计,为使设计变量如截面面积、长度与频率、位移幅值的复杂隐函数转化为简单显式关系,进行了有限元单元阵的分解变换组装,将作为设计变量的摄动参数撮在分解后的作为常数的刚度阵、质量阵之外,从而减少了重组刚度阵与质量阵的重分析。文中给出了摄动参数的几种取值方法。     

面向可重构机床设计的工艺规划技术研究

通过分析面向可重构机床设计的工艺规划中的关键步骤--整个零件族的工序组合,提出了基于位置公差、并行加工的单一零件工序的组合方法,建立了可在整个零件族内识别相似子工序组的模式识别问题的数学模型及其识别算法.通过研究单一零件工序组合之间的相似性判定准则和改进k-平均算法,提出了一种多零件工序的组合方法.结果表明,通过在整个零件族内识别相似的工序并组合,可以显著地降低机床的复杂性和重构成本,从而大大有利于可重构机床的设计.     

数控机床PLC程序设计与调试

基于配置FANUC 0i-TC数控系统的数控车床维修实验台,研究了数控机床的PMC梯形图程序设计方法,并将编写的梯形图程序在该实验台上进行了验证.实验结果表明:所设计的PMC程序达到了对数控机床的控制要求.     

预应力网架结构优化分析

在空间网架结构中引入预应力,可以使其适用范围变得更加广泛、经济性变得更加合理.进行预应力网架结构优化研究,对于该种结构的推广和应用,具有积极的现实意义.文中以拉索张力和杆件截面为设计变量,提出了预应力网架结构的优化模型,并给出了具体的优化设计步骤.以一具体实例对网架结构进行了预应力优化分析,验证了模型的可行性,同时得出了一些有益的结论.     

基于随机子空间方法的框架结构模态辨识实验

由于近年来随机状态空间理论在结构系统识别中的应用有了很大的发展,尤其是随机子空间辨识方法的出现使得激励未知的系统辨识(或工作模态分析)问题成为可能.应用随机子空间辨识方法,针对一个4层的钢框架模型进行了模态辨识实验研究.在宽带随机信号加正弦信号的激励过程中,利用自相关函数表现出的周期振动成份剔除虚假模态.实际辨识结果说明了该方法的有效性,固有频率和模态振型实验分析结果均与有限元计算分析结构具有良好的一致性.     

高档数控机床刀具磨损故障监测方法及实验系统

以数控机床刀具故障诊断系统构建与测试方法研究为目标,进行了刀具磨损实验。采用振动传感器、声发射传感器对切削过程中不同磨损程度刀具的信号进行检测、分析和故障诊断。以LabVIEW8.6为开发平台,开发了一套包括数据采集模块、信号分析模块、故障诊断模块的数控机床故障诊断实验系统。