基于接触单元的磨床螺栓连接面有限元建模与模型修正

以接触单元和弹簧－－阻尼单元建立了磨床螺栓连接件的结合面动力学有限元模型。并以前3阶试验模态及有限元模型理论计算的固有频率均方差最小为目标函数,对包含接触单元和弹簧－－阻尼单元的结合面特征参数进行优化,在此基础上修正并取得更为符合实际的结合面动力学模型,这对机床结构的动态优化设计具有重要意义。     

数控机床固定结合面的建模与特征参数识别

结合面的建模是结合面特征参数识别的关键问题.结合面建模时,分别用传统方法(基于弹簧-阻尼单元)和改进方法(基于接触单元和弹簧-阳尼单元)进行建模.根据两种等效模型,分别建立CK1632数控机床床身与底座固定结合面的有限元模型,用有限元分析软件ANSYS10.0进行模态分析,同时进行结合面参数的优化设计,先优化出刚度,再优化出阻尼值.模态振型分析的结果表明,基于接触单元及弹簧-阻尼单元的结合面模型比较合理.利用ANSYS的命令流输入方法计算出结合面的参数识别结果.这对机床整机动态特性的分析和优化设计具有重要意义.     

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。     

卧式加工中心模态分析与测试

结合面是影响整机动态特性的重要因素。对结合面的正确处理是研究整机特性的关键。首先,以TH6350卧式加工中心为对象。其次,采用合理的方法对四种不同类型的结合面进行等效处理,建立了整机有限元模型。然后,采用ANSYS有限元分析软件分析了整机的模态特性。最后采用锤击激振法对TH6350卧式加工中心进行了模态试验。通过对比试验结果与ANSYS分析结果,发现二者数据非常接近。从而验证了前期结合面处理的正确性与合理性,建立的有限元模型能真实地反映整机性能。     

基于模态试验的导轨滑块结合面分析与有限元仿真

导轨结合面是机床结合面的重要组成部分,机床的整机动态特性分析在很大程度上取决于如何正确处理机床导轨的结合面.文中运用三维建模软件SolidWorks和有限元分析软件ANSYS Workbench 12建立模型,采用弹簧-阻尼模型简化处理结合面,并对导轨滑块系统进行有限元仿真和模态试验,得到滑块的固有频率和模态振型,对比两种结果是否一致,从而验证了导轨结合面处理模型的正确性,并对导轨滑块结构提出了改进建议.     

CK5116数控立式机床整机有限元分析

对CK5116数控机床的结构特点,在基于结合面基础特性参数的基础上建立了该机床整机有限元模型,使从图纸设计阶段就能对整机特性进行预测成为可能,并进行了静、动态特性分析,在此基础上找出了机床结构的薄弱环节,为机床结构的优化设计提供了技术支持。     

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。     

立式磨边机磨头机构的动态性能分析

机械设备的振型和固有频率与其振动现象的发生密切相关.为了减小振动、避免共振、提高磨边机的磨边质量,利用有限元分析软件ANSYS对立式玻璃磨边机的关键部件上磨头机构进行了动态特性分析.用实验的方法获取了结合面的动力学参数,并对结合面模型的建立过程做了详细地探讨.对刚性连接、弹簧阻尼连接的有限元模型进行了模态分析,并将分析...     

复杂机械结构结合面动力学建模及其参数识别方法的研究

提出复杂机械结构结合面动力学建模和参数识别的方法。首先，在提出理想结合面和结合面元概念的基础上，阐述了新的建立结合面动力学模型的方法，减少了复杂形状结合面动态参数的数目；其次，通过对有限元模型的降阶修改，建立复杂结构低阶动力学模型，避免了在参数识别过程中反复进行有限元计算。以上方法在ＪＣＳ－０１８加工中心立柱模型的结合面参数识别中得到了应用。     

连接件非均匀面压结合部动态性能建模与分析

基于栓接结合面非均匀面压分布与分形接触理论,通过静力仿真获得了结合部非均匀面压的分布规律,建立了结合面的动态参数的动力学模型,并将结合面的动态参数换算为虚拟材料的弹性模量、切变模量及泊松比等材料属性参数。提出了考虑结合面非均匀面压影响的栓接结合部有限元模型,结合有限元分析获得栓接结合部的理论模态频率及振型。将理论与实验模态相比较,所提出的模型能够准确地描述机械结合部的固有频率及振型等动态特性,可应用于提高数控机床整机的动态性能建模分析准确性。     

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。     

基于弹性支承结合面的床身动态特性

采用有限元模态分析法对国内某机匣加工中心床身进行了动态特性分析,为探求弹性支承工况下最佳的结合面处理方法,分别采用弹簧单元法与完全约束法对床身-垫块结合部进行了处理,并得到了前四阶模态的固有频率与振型,找出了薄弱环节。将其与实验模态分析法所得结果进行对比,结果表明在弹性支承工况下,通过完全约束法对结合部进行简化处理所造成的误差很小。最后针对薄弱环节提出了改进建议,为进一步研究及改进提供依据及有效模型。     

轿车白车身有限元模型修正研究

有限元模型与实际结构的一致性影响着CAE分析的可靠性。以典型点焊薄板件为例,分别采用刚性梁单元和等效板两种方式对结合面连接刚度进行了修正方法研究,并将研究方法成功应用于某轿车白车身的有限元模型上。修正后有限元模型的分析结果与试验结果基本一致。     

机床—主轴耦合系统动力学建模与模型修正

复杂精密零件的加工对机床装备的性能不断提出新的挑战。为了保证零件加工精度,有必要在设计阶段对机床整机的动态特性进行精确预测和评估。以机床主轴系统为研究对象,介绍一种机床—主轴系统耦合动力学模型,并指出该模型中存在结合面动态特性参数的辨识问题。为了修正该耦合模型,提出一种基于频率响应函数的有限元模型修正技术。采用包含平动自由度(Degree of freedom,DOF),转动DOF以及平动与转动耦合DOF的刚度矩阵来描述结合面的动态特性,通过测量结合面处的动态响应数据,辨识出高速主轴与机床之间结合面的刚度参数,从而达到模型修正的目的。试验结果表明,修正后的机床—主轴耦合模型反映出了机床结构对主轴动态特性的影响,能较好地预测主轴安装到机床上以后的动态特性,从而为高性能机床的数字化设计与制造提供理论依据。     

数控机床结合面参数实验识别及主结构动态优化

数控机床的复杂度较高,其中含有多个结合面,结合面可以分为固定结合面和动态结合面两种,为了能够让结合面的性能参数提高,要分析结合面性能之后对主结构优化。基于对数控机床结合面参数实验识别技术的分析,本文研究了当前数控机床中各类结合面的有限元模型,之后通过对薄弱点位置的确定,分析了主结构的动态优化方法。     

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。     

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。     

基于面压不均匀分布的结合部动力学建模研究

提出了一种基于结合面压力不均匀分布的螺纹固定结合部动力学建模方法。首先,利用Ansys对施加预紧力的装配体整机进行静力学分析,提取结合面处的节点、单元信息及压力分布,基于节点间距离最短的原则对上、下结合面中的节点进行匹配,在匹配好的两节点间建立Matrix27刚度和阻尼单元,以此来描述结合部的动力学特性;其次,基于结合面压力分布及Yoshimura法,求解Matrix27单元中的刚度系数和阻尼系数;最后,将结合部与零部件有限元模型综合成整机有限元模型。对比前四阶理论模态与试验模态可知:理论模态振型与试验模态振型相似且一一对应,理论固有频率与试验固有频率间的误差在0.7%～7.2%范围内,从而验证了该建模方法的有效性。     

基于结合面的机床动态特性研究

运用三维建模软件Pro/E和有限元分析软件ANSYS,建立了虚拟样机模型。考虑结合面的影响,对机床进行了动态分析,研究结合面对于机械结构动态特性的影响,实现无物理样机环境下机床整体动力学性能预测和综合评价的目的。     

基于分形理论的结合面刚度建模研究

机械零部件中的结合面刚度影响整体结构的动态特性,刚度模型是否准确是影响整体结构动力学模型的关键因素之一。将结合面假设为刚性光滑平面与粗糙平面之间的接触,基于Weierstrass-Mandelbrot函数建立结合面三维实体模型,并进行有限元静力学分析,获得外加载荷与结合面变形之间的函数表达式,利用微分关系建立结合面法向与切向刚度与外加载荷呈现K=m Pn的指数关系。通过对已有研究成果对比,验证了所建刚度模型的正确性,并获得重要结论:结合面法向刚度和切向刚度有着相同的变化趋势,即随着法向载荷的增大,法向与切向刚度随之增大;系数m随着分形维数D的增加而递增,而系数n却随之减小。