数控铣床振动模态分析

利用ANSYS软件建立数控铣床的三维有限元模型,对铣床模态特性进行了有限元分析,得出了前5阶固有频率和振型.重点分析了铣床立柱各阶振动模态的特点,所得结果有利于铣床立柱部件的动态特性分析和立柱系统的整体设计.     

卧式加工中心立柱有限元分析及轻量化设计

以卧式加工中心立柱为研究对象,首先利用ANSYS Workbench平台构建其有限元模型,并对其进行静动态特性分析.研究分析结果发现立柱过大的质量将影响其整体性能的提升,是原设计的薄弱环节.然后对模型结构尺寸进行了灵敏度分析,得到对立柱性能影响较大的灵敏尺寸,并将其设置为最终优化设计变量.最后以灵敏尺寸作为优化参数、立柱质量作为优化目标、最大变形量和一阶固有频率作为约束条件对立柱进行了轻量化设计,在保证立柱刚度及固有频率的基础上显著地减小了立柱的质量,达到了轻量化设计的目的.     

基于ABAQUS的三轴立式镗铣加工中心动态特性分析

以辛辛那提750为例,研究三轴立式镗铣加工中心的动态特性,根据有限元模型分析方法建立模型后进行模态特性分析机床各阶振动模态的特点,找到了机床结构上薄弱环节;在此薄弱环节上选取一点进行谐响应分析,计算出机床上最大激振力误差以及相应的特征频率。结果表明:机床结构的主轴箱位移量较大,激振力频率与机床结构第十阶固有频率接近时容易发生共振。     

重切龙门镗铣加工中心结构静动态特性分析

为了在设计阶段精准评估重切龙门镗铣加工中心结构的动静态特性,建立加工中心整机结构有限元仿真模型,分析其静、动态特性。通过模态测试验证动态仿真模型的准确性和有效性,根据分析结果提出加工中心的结构优化建议。结果表明：由于滑枕的静刚度不足,导致加工中心 Y 方向的静刚度较低,在1 500 N切削力作用下,最大变形可达0.008 137 mm;加工中心的前6阶实测固有频率分别是41.87、55.69、88.06、103.45、129.68、159.41 Hz,前6阶固有频率的平均仿真计算误差为6.5%,立柱和滑枕位置在外部激振力作用下易发生较大的动态变形响应。     

基于频响函数的液体静压导轨结合部动态参数辨识研究

液体静压导轨作为精密机床的关键部件,其性能参数直接影响着机床的整机性能。应用单点激振、多点拾振的频响函数法获取液体静压导轨空间3个方向上的动态响应特性。采用一种改进的频率响应函数方法,编制了相应的辨识算法,对液体静压导轨的动态特性参数进行辨识,得到了液体静压导轨结合部导轨空间3个方向上的模态质量矩阵、刚度矩阵、黏性阻尼矩阵、结构阻尼矩阵。结果表明:导轨滑台垂直Z方向上刚度矩阵、黏性阻尼矩阵数量级随激振频率的增加而呈非线性增大,导轨进给X方向与Y方向动态参数受高频激振频率影响较小。     

面向加工中心动态特性的立柱分析及优化设计

针对加工中心机床VMC850B的立柱进行结构优化设计,提出了一种基于神经网络和遗传算法优化的结构设计方法。基于有限元设计方法,建立立柱的三维模型,并运用ANSYS软件对立柱进行静力学分析和模态分析,采用不同的遗传算法优化结果对立柱进行优化设计,对优化结果进行静动态特性分析。结果表明,在保证立柱刚度和稳定性的前提下,优化后立柱的一阶固有频率有不同程度的提高,有效改善了立柱的动态性能,提高了整机的稳定性,为机床的进一步优化提供了有效的理论依据。     

立式加工中心动力学分析及结构优化研究

研究了通过机床的动态特性分析进行结构优化的方法,提出了一种新的优化设计方案。针对对机床整机模态特性和谐响应特性,在有限元分析软件中对机床动态性能进行了仿真。分析结果表明,主轴箱和立柱为机床敏感部位,因此使用有限元分析软件对主轴箱进行拓扑优化,并且为立柱增加筋板。根据优化结果重新设计机床主轴箱和立柱结构,将优化后与未优化的机床的分析结果进行对比,结果表明机床的动态性能得到明显改善,主轴箱各阶固有频率提高10%左右,机床整机固有频率提高4%左右,x方向上的响应峰值减少约2%。     

超高速磨削主轴系统的动态有限元分析

运用有限元分析软件ANSYS建立超高速磨床主轴系统的三维有限元模型,并对其进行模态分析,得到各阶固有频率和振型。针对超高速磨削过程中由转速产生的离心力的影响,先对主轴系统进行了静力分析,然后对其进行模态分析,获得各阶固有频率和振型。通过比较得知:考虑预紧力后,主轴系统固有频率都有提高。通过公式计算获得各阶固有频率所对应的临界转速,为磨削加工时避开共振频率提供理论指导。考虑到磨削力对主轴系统的激振力作用,利用Full法对主轴系统进行谐响应分析,获得了主轴跨中节点随激振力频率变化的幅频响应曲线,识别了产生共振的激振力频率。提出了进一步提高主轴动态特性的工艺措施。     

基于ANSYS的高速冲床冲头的模态分析

以通快公司生产的某型号数控冲床为研究对象,介绍了该型号数控冲床中旋转丝杠冲头装置的结构及其工作原理,并对其丝杠进行了有限元分析。对丝杠模型进行简化,使用有限元分析软件ANSYS通过模态分析得到了丝杠前10阶固有频率和振型,并通过实验验证了建模和分析的正确性。模态分析结果表明,当激振频率接近第八阶固有频率时,易对冲头造成破坏。因此在设计时可根据固有频率得到丝杠刚性薄弱的部位,给予加强,并对其进行谐振响应分析,观察丝杠在外部激振下的响应,校核安全条件下丝杠的最高转速,尽量避免丝杠冲头在谐振频率下工作。     

金刚石锯片结构参数对其动态特性影响实验研究

本实验研究了锯片结构参数对锯片固有频率的影响,以消除和减少共振带来的危害。采用5200系列测力锤和DH-5920动态分析仪对不同直径、不同齿数、有无法兰盘、有无开孔等类型的金刚石锯片进行激振,再经过DH-5920动态分析系统实现对各类金刚石锯片动态数据的全程记录,最后用DHMA实验模态分析软件进行数据的处理与分析,得到不同结构金刚石锯片的固有频率。实验结果表明:锯片固有频率在100~800 Hz。锯片直径和法兰盘对锯片固有频率影响比其他因素要大,在12阶时,350mm和500 mm锯片的频率相差45%。     

轻载装载机变速箱振动特性分析与试验

为了给装载机变速箱减振降噪提供依据,通过集中参数和有限元法相结合的方式对变速箱进行振动分析。综合考虑液力变矩器激励、齿轮系统内部激励等因素,建立装载机变速箱传动系统的弯-扭耦合动力学模型,求解得到各轴承的动态支反力;建立箱体有限元模型,进行模态分析,以轴承动态支反力为激励,在模态的基础上进行箱体谐响应分析,得到箱体在激励下的振动响应,选择箱体表面的振动测点,分析测点的振动加速度,找到并分析振动峰值及对应振型;最后进行变速箱振动试验,验证仿真的正确性。结果表明：传动系统的激励主要集中在输入和输出平行轴齿轮处,传动系统和箱体振动的峰值频率均和齿轮啮合频率相近,变速箱箱体振动较大的位置位于箱体的底部。试验与仿真对比,试验中存在和仿真相近的峰值频率,仿真和试验所得的振动加速度均方根误差值小于20%,验证了仿真的正确性。     

2D surface defect images applying Tikhonov regularized inversion and ECT

This paper presents an inversion problem solution to obtain the geometrical profile of defects in a 2D surface view using an eddy current method with sinusoidal excitation. The inversion model deals with the perturbation of the eddy currents when a spatially uniform excitation magnetic field distribution is imposed in the vicinity of a metal surface. An adequate experimental setup was used to measure the magnetic field around a crack region. A planar excitation coil was used to generate the uniform magnetic field distribution around the points under measurement, and a giant magneto-resistance (GMR) was used as a sensing element. Tikhonov regularization was applied to the inversion problem algorithm. Five different geometric defects machined in an aluminum plate were tested experimentally using the inversion algorithm. Finite element simulations are provided to validate the 2D eddy current density images obtained by the regularized inversion process.     

基于ANSYS的钛合金电子束焊缝形貌预测及验证

采用ANSYS有限元分析软件,建立了3mm厚TCA钛合金平板电子束焊接温度场的三维有限元数值计算模型,选取双椭球体热源模型作为热输入,考虑材料热物理性能参数随温度的变化,通过计算得到焊缝中心线上及附近各点的热循环曲线、熔池及焊缝截面形貌,并估算了焊缝宽度和热影响区宽度。最后用实验加以验证。通过对比分析,模拟和实验结果相吻合,证明有限元模型的准确性。     

基于有限元的大吨位压力机立柱结构改进

通过有限元理论研究方法,针对1300t多连杆压力机采用全接触立柱和悬置立柱两种不同结构进行有限元分析.建立两种不同形式的机身三维模型,采用有限元分析软件ANSYS建立计算模型,并进行工作情况和预紧力情况下的静力学分析对比,验证采用悬置结构的可行性和安全性,并对立柱进行优化设计.设计结果为立柱悬置结构设计提供了理论依据.     

附加集中质量悬臂板的有限元分析及实验验证

结合现有理论计算含有集中质量悬臂薄板模型的前两阶固有频率,并使用有限元软件分析和实验测量得到了相应的结果。发现三者有较好的一致性,可以验证使用有限元软件辅助计算的可靠性。借助一些较为成熟的有限元软件进行模态以及响应谱分析,辅助工程师求解固有频率、固有振型以及在外激励作用下的幅值等工程性问题,以避免在进行理论计算时,分析过程繁琐无法获得解析解。     

Non-destructive testing to detect voids hidden behind the extrados of an arch bridge

The application of non-destructive dynamic testing to the assessment of brickwork arch bridges is described in this article. A procedure using impulsive one-shot excitation with frequency domain analysis is proposed for detection and sizing of voids hidden in the backfill above the extrados. Analysis by 3-d, dynamic finite element analysis proved the method’s efficacy. For experimental verification, various voids were formed at different positions; the bridge was tested both intact and with voids. The method detected and sized the voids. The frequency response function amplitude was the most reliable means of defect characterisation. The method appeared suitable for in situ arch assessment purposes.     

基于Workbench静刚度分析的DVG850立柱优化设计

采用Workbench有限元分析软件对DVG850高速立式加工中心的立柱进行静刚度分析,并对立柱壁厚、筋的高度以及立柱顶部开口大小进行优化。结果表明:立柱壁厚是影响立柱整体静刚度的主要因素;将立柱壁厚增加10mm,立柱筋高度增加15mm,立柱顶部开口减小25mm,在立柱的总质量增加28.3%的情况下,立柱的刚度能够满足设计要求。     

锯齿状翅片犁削-挤压成形翅高的有限元法预测

简要介绍了锯齿状翅片的犁削-挤压加工成形机制;基于有限元分析软件Deform-3D建立犁削-挤压成形翅片的有限元分析模型;对翅片成形过程进行了三维有限元模拟,获得了在不同刀具参数和切削用量下平均翅高的变化曲线;将模拟计算结果与试验进行了对比,具有较好的一致性。     

振动模态测试技术在金刚石圆盘锯横梁结构优化的应用研究

通过实验模态测试与有限元理论分析相结合的方法，对金刚石圆盘锯的模态特性进行了研究，分别获取了金刚石圆盘锯的各阶固有频率，并用模态测试的实验数据验证、修正了有限元分析的理论模型，以准确的有限元理论模型为基础对金刚石圆盘锯的横梁部件进行了结构优化设计研究。减少了金刚石圆盘锯横梁的刚度冗余，在保证横梁静、动态性能略有提高的条件下，实现横梁的减重设计要求。     

Prediction of fracture generated by elastic recoveries of tools in multi-level powder compaction using finite element simulation

Fracture initiated in a compact by the difference between the amounts of elastic recovery of tools during the unloading process of multi-level powder compaction is predicted from calculated results by finite element simulation. The loading and unloading processes in the compaction are simulated by the rigid-plastic and elastic finite element methods, respectively. In these simulations, elastic tools are modelled as springs connected with the nodal points on the interfaces between the powder material and tools. This modelling leads to simple treatment of coupling of the tools and compact. The initiation of fracture is evaluated from the maximum principal stress, and the critical stress is measured by means of bending and shearing tests. Two-level compaction operations are simulated by the finite element methods to predict the initiation of fracture. The predicted critical values of relative density for the occurrence of fracture are in good agreement with the experimental ones for iron powder compacts.