基于热力转换机理仿真圆柱体零件形体边界约束的热变形

提出了热变形精确分析理论与一种仿真方法以保证热误差影响下机械零件的最佳配合。从微观分子力学理论出发,在充分考虑材料属性、温度以及形体边界约束对热变形影响的基础上,提出了热力转换热变形分析理论,将零件热变形问题等效为力变形问题。针对一组铝制空心圆柱体零件进行了热变形测量实验,给出了基于ANSYS Workbench仿真环境的热力转换热变形仿真方法,并对比分析了实验结果与仿真结果。结果显示:铝制空心圆柱体零件受高温变形时,不同内外径尺寸的空心圆柱体其热膨胀系数是不相同的;外圆径向热膨胀系数大约是内圆径向热膨胀系数的2倍;基于热力转换理论的仿真结果与实验结果吻合较好,吻合度达到98%以上,验证了热力转换热变形分析理论的合理性和有效性。提出的方法弥补了ANSYS Workbench传统热分析完全忽略形体边界约束影响零件热变形的缺陷,为后期热鲁棒性结构设计提供了重要参考。     

数控机床热误差补偿模型稳健性比较分析

数学模型的精度特性和稳健性特性对数控机床热误差补偿技术在实际中的实施性影响不容忽视。对数控加工中心关键点的温度和主轴z向的热变形量采用多种算法建立了预测模型,对不同算法拟合精度进行分析。同时进行全年热误差跟踪试验,获得了机床在不同环境温度和不同主轴转速的试验条件下的敏感点温度和热误差值。以此为基础,对各种预测模型的预测精度进行比较验证不同模型的稳健性。结果表明,多元线性回归算法的最小一乘、最小二乘估计模型以及分布滞后模型在改变试验条件时预测精度下降,而基于支持向量回归机原理的热误差补偿模型仍能保持较好的预测精度,稳健性强。这为数控机床热误差补偿模型的选择提供了具有实用价值的参考,具有很好工程应用性。     

机械形体热变形非相似性特征的机理分析与实验验证

在微观层面建立铝材料正方体纳米原子模型,采用结合修正莫斯势能的分子静力学理论和算法,对其进行仿真求解,对形体热变形机理给予了科学的论证,并给出宏观热变形实验结果。微观分析与宏观实验从机理理论和实验两个层面论证了机械形体热变形非相似性特征的客观存在,弥补了机械形体热变形非相似性特征长期局限于实验验证的缺陷,完善了机械形体热变形理论基础。同时,将分子静力学理论引入对热膨胀机理的研究中,拓展了热变形理论研究思路。