机械结合面动态特性测试与仿真

机械系统的振动特性多依赖于其结合面的动态特性,以动力总成系统的螺栓联接结合面为研究对象,设计了模拟机械结合面动态特性的非标试验测试装置,经过多轮次的试验,确定了结合面切、法向刚度和阻尼的测试流程和参数识别方法,获得了接触压力、结合面材料和接触面状态等因素对结合面动态特性的影响规律。提出了薄层单元结合面等效计算模型,并基于试验测试数据,建立了考虑结合面影响的等效动力学模型。变速箱壳体组合模态的计算结果表明,该等效计算模型具有较高的计算精度和良好的工程适用性。     

螺栓结合面动态特性试验研究

以栓接结合面为研究对象,对不同预紧力情况下的螺栓联接结构进行试验模态分析,得到该结构的自由模态参数。并对螺栓联接结合面进行几种有限元建模模型分析,对比几种建模方法和试验结果的差距。     

机械结合面动态特性影响因素的研究

基于模态实验分析和有限元分析相结合的方法对固定结合面动态特性参数进行识别。对大量的实验数据进行分析,得出固定结合面在不同粗糙度、有无介质、不同材料及不同螺栓排布方式等不同因素影响下,动态特性参数的变化规律。为进一步的机械系统动力学仿真及其动态优化设计提供了参考依据。在总结实验结果的基础上,提出了结合面改进措施,为结合面的模态分析及优化设计提供了真实有效的数据。     

螺栓固定结合面动态特性的影响因素研究

通过扫频和脉冲激励实验方法研究螺栓固定结合面动力学行为,研究预紧力和外载荷力等因素对螺栓固定结合面振动传递特性的影响。分析结果表明,螺栓连接结构的动力学特性直接受到预紧力和外载荷的影响,并表现出不同程度的非线性。同时,讨论公称直径、螺栓数目等设计参数对螺栓连接力学特性的影响,将焊接连接方式和螺栓连接方式进行了对比分析。     

机械结合面法向动态接触刚度理论模型与试验研究

机械结合面经常可能在动态条件下工作,使得结合面的接触状态偏离静态工作状态,导致接触刚度发生改变。为了揭示动态接触刚度的变化规律,考虑两个粗糙结合表面上单个微凸体由弹性变形向弹塑性变形以至最终向完全塑性变形转化的接触过程,建立一个振动周期内各变形阶段微凸体的平均接触刚度模型;在此基础上,基于高斯分布假设,建立整个粗糙结合表面的动态接触刚度解析模型。该模型揭示了接触面压、振动频率和相对位移振幅对动态接触刚度的影响规律,并与试验结果和静态接触刚度计算结果进行了比较。研究表明:法向动态接触刚度和静态接触刚度与接触面压之间的关系基本一致,但有一定偏离。这种偏离程度随动态位移幅值和振动频率的增加而分别呈线性和非线性增大。     

机床结合面动态特性研究

本文以机床结构为例，提出了机械结合面动态特性计算机模拟分析方法，计算了平面结合、圆柱结合、螺栓结合在不同结合条件下的动态特性参数，并将这些参数应用于单柱立车的动态分析和结构改进中，取得了较好的效果。     

基于结合面参数的整机动态特性分析与试验研究

机床结合面特性对其整体性能具有很大影响,利用ANSYS软件分别对立式数控铣床AVCP1200H结合面刚性联接、柔性联接的有限元模型进行模态分析,然后通过整机模态试验验证两种有限元模型的分析吻合,并对试验误差产生的原因进行分析,提出了优化模型的建议,为该型机床动力学研究及数字化设计制造提供了参考。试验结果表明:结合面柔性联接的模态分析与锤击试验结果较为吻合,3阶以上的误差均在20%以内,证明结合面处的动态特性参数对机床性能有很大影响。     

机床结合面动态特性研究

以机床结构为例，提出机械结合面动态特性计算机模拟分析方法，计算了平面结合、圆柱结合及螺栓结合在不同结合条件下的动态特性参数，并应用于单柱立车的动态分析和结构改进，取得明显效果。     

基于Labview的固定结合面动态特性参数测量

以振动理论为基础并以虚拟仪器软件Labview为开发平台,用分时快速稳态正弦扫频激振的测量方式建立了一套测试系统。以PC机为硬件载体,Labview软件为软件平台,配合其他相关设备以快速稳态正弦扫频激振的方式对试件进行实验测试,可以测得试件结构的频率响应函数曲线,进而计算出结构的固有频率和阻尼比等动态参数,用于结构动态参数的测量实验当中。通过与有限元理论分析的结果进行对比,证明本系统所测数据准确可靠,具有较高的理论意义和实践价值。     

固定结合面法向静态特性模型研究

分析了以往学者们对载荷-变形规律所作的处理,提出了一种新的拟合模型。设计了结合面静态特性实验台,通过实验,研究了结合面法向刚度随载荷的变化规律。应用指数曲线对变形-载荷曲线进行了拟合,分析了拟合误差,并结合理论和实验结果,对拟合函数进行了改进,提出了新的拟合模型,减小了拟合误差,能够为工程应用提供较高精度的数据。     

结合面法向动态特性参数研究

结合面特性的影响因素众多,且多为非线性性质。本研究提出了对诸因素进行分类的方法,把仅反映结合而自身特性的因素的影响用结合面特性参数表示。本文研究了结合面法向特性参数的模型、参数与系统的分离方法及参数的表达形式,给出了具体的参数实例。     

基于改进自适应遗传算法的固定结合面动态特性参数优化识别

针对固定结合面传统建模方法精度较低和结合面的动态特性参数难以确定的问题,改进了基于弹簧阻尼单元的建模方法,提出了基于实验模态分析和改进自适应遗传算法的固定结合面动态特性参数的优化识别方法。该方法以有限元计算的理论固有频率和阻尼比与其对应实验模态分析结果的相对误差最小为目标函数,使用改进的自适应遗传算法优化识别固定结合面的刚度和阻尼参数。以自行设计制作的固定结合面模型为研究对象进行了建模、实验、参数识别等分析,分析结果表明：所提出的方法是正确的、有效的,参数识别误差在5%以内,达到了较高的识别精度。     

固定结合面不同位置刚度参数对机床动态特性的影响

框中框式结构机床中以固定结合面联接的床身、立柱为研究对象,通过拉格朗日方程的方法建立床身、立柱的动力学理论模型,不同位置采用不同的结合面刚度参数来研究结合面法向刚度和切向刚度对系统各阶模态频率的影响;然后基于多学科优化设计软件iSIGHT,搭建整机动态特性分析优化系统框架来验证计算结果的正确性。结果表明,结合面切向刚度相比较于法向刚度对系统模态频率的影响较小;刚度参数增加,系统各阶模态频率趋于稳定;不同位置结合面刚度值大小影响不同阶次的模态频率值。     

滚动导轨结合面动态刚度的试验研究

直线滚动导轨是现代数控机床常用的功能部件,其结合面动态特性参数对数控机床的整机性能有非常重要的影响.在自主开发的滚动导轨结合面动态特性参数测试系统上,对各种类型的滚动导轨进行了参数识别实验,得到了滚动结合面的动态刚度,并分析了滚动体预压等级及类型,载荷,滑块长度等各种因素对动刚度的影响规律,为机床数字化设计制造提供了依据.试验结果表明:改变滚动体的类型及预压等级,增加滑块长度,提高载荷等措施都可以改善滚动结合面的动刚度.     

机械结合面微观接触模型及接触特性研究

通过原子力显微镜(AFM)实测得到机械结合面的真实三维微观表面形貌,同时基于分形理论模拟仿真得到了机械结合面三维微观表面形貌,分析结果表明,分形模拟表面形貌能较好地模拟机械结合面的真实微观表面形貌。进一步分别以实测的结合面表面形貌和基于分形理论模拟的表面微观形貌建立结合面的三维表面微观接触模型,运用有限元法进行接触仿真分析,研究真实微观表面之间的微观弹性及弹塑性接触特性,通过仿真分析得到Z向位移、接触面积和接触压力与接触载荷间的关系曲线。结果表明,基于分形理论建立的机械结合面分形模拟微观接触模型可以替代实测真实微观接触模型进行仿真分析。本研究能为深入开展结合面微观作用机理的研究提供理论依据。     

高精度立式磨床关键结合面动态特性研究

机床的结合面是整机动态特性的薄弱环节。应用实验测试和计算机仿真,对机床结合面的动态特性进行研究,以提升整机的动态性能。针对磨床中螺栓连接的关键结合面,建立考虑法向和切向刚度的三维接触刚度模型。将实验测试结果与有限元分析相对比,验证所建结合面模型的正确性。应用该模型,采用增加螺栓个数及提高螺栓预紧力等方法,改进结合面设计,分析改进后的整机动态特性。该方法实现了机床整机结合部的非线性特性的合理处理,以支持机床设计中整机性能的预测。     

滑动结合面动态特性测试系统设计

以机床矩形滑动导轨为背景,基于单位面积垫块的结合面基础特性数据识别方法以及等效单自由度系统理论,设计了一套用于测试滑动状态结合面动态特性参数的机械装置和数据采集分析系统。运用Labview软件结合等效单自由度系统理论以及振动测试工具对机械装置进行扫频振动测试以获得结合面的单位面积刚度和阻尼。实验装置能够调节运动速度、结合面压力和接触材料以及润滑条件,测试滑动结合面在不同情况下的动态特性参数,获得完整的滑动结合面力学特性数据,为建立完整、实用的结合面特征参数库打下良好基础。     

交叉滚子导轨与螺栓结合面动态特性实验研究

对交叉滚子导轨和螺栓联接两种具有代表性的运动结合面及固定结合面做了动态特性测试实验,辨识出其动态特性参数,并定量研究不同结合条件下对结合面的接触刚度K和接触阻尼C的影响,提出了改善结合面接触刚度和接触阻尼的途径.     

预测机械产品结合面特性的优化识别方法

提出了在结合面样件的实验模态和有限元分析模态间振型拟合的基础上，以两者对应的各阶固有频率之差的平方和最小为目标的优化算法，来识别结合面特性参数的方法，编制了相应的软件。将识别出的参数用于由一底座和二立柱构成的结构系统固有频率的预测，通过实验证实了预测结果的准确性     

机床螺栓固定结合面动态参数识别与实验验证

针对各向同性虚拟材料模型不能准确表征螺栓固定结合面法向和切向的性能差异的问题,以机床立柱-床身螺栓固定结合面为研究对象,采用横观各向同性虚拟材料对机床螺栓固定结合面进行动力学建模,通过试验设计和有限元分析构建机床螺栓固定结合面的径向基函数神经网络模型。结合模态试验结果构建寻优目标函数,并利用粒子群优化算法进行求解,识别出横观各向同性虚拟材料弹性常数。结果表明:实验模型的理论模态与实验模态前六阶振型基本一致,固有频率的误差小于5.1%,说明了该方法的有效性,为机床螺栓固定结合面参数识别提供了一种新方法。