[发明专利]测试与CAE仿真相结合确定材料性能参数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及结构件的测试方法，特别是涉及机械零件的材料性能参数的测试方法。

背景技术

机床所用的机械零件等加工件的加工精度，包括尺寸精度和形位精度，是保证机床性能的关键所在，这一点被人们所共识。然而，零件材料性能的差异性对机床性能，尤其是动态性能的影响，一般不被人们所重视。

实际，在工程界同种原材料的差异性是很大的，而诸如花岗石之类的天然材料以及通常采用的金属材料的差异性则尤其突出：经过热处理加工的金属材料有时性能会发生很大改变。对于高速机构精密机床来说，材料性能的差异性也是影响机床性能的重要因素。

为了确定材料性能参数，现有的一种常规方法是对加工材料作常规的检测与检验，其需要配置专业的工作人员及多种仪器设备，成本高昂，并且还只能够控制加工材料的性能参数，并不能控制最终零件的材料性能。现有的另一种常规方法是对加工好的机械零件进行实体的性能参数测试，由于需要制作样件并对样件造成破坏性，对于结构复杂、成本较高的情形，同样存在测试成本高昂的问题，并且这种测试方法，其效率也较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，而提出一种新的确定材料性能参数的方法，不但可以降低测试成本，提高测试效率，并且可以控制最终零件的材料性能。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案包括，提出一种测试与CAE仿真相结合确定材料性能参数的方法，包括以下步骤：

步骤A：用CAE软件对结构件进行模态分析，得到模态参数的仿真值；

步骤B：建立与仿真边界条件一致的试验边界条件，对结构件进行测试，得到模态参数的测试值；以及

步骤C：将该仿真值与测试值进行对比，以确定材料性能参数是否符合要求，是则仿真值即为结构件的性能参数，否则根据仿真优化求出结构件的性能参数。

步骤A中所述的模态分析是针对该结构件的一个三维实体模型进行的；步骤B中所述的对结构件进行测试是利用一个三维试验模型对该结构件进行测试的。

该步骤A具体包括：

在CAE软件中构建一个三维实体模型；

仿真计算该三维实体模型的模态参数的仿真值。

所述的在CAE软件中构建一个三维实体模型具体包括：

在CAD软件建立结构件的三维实体模型；

将该三维实体模型转换导入CAE软件中。

在仿真计算三维实体模型的模态参数的仿真值之前，还包括，针对该三维实体模型进行模态仿真步骤的设置，该设置包括：定义材料参数属性、创建实体、定义分析步、添加边界条件、网格划分和提交分析。

该步骤B具体包括：

建立该结构件的一个三维试验模型；

利用该三维试验模型对该结构件进行测试，得到模态参数的测试值。

所述的建立该结构件的一个三维试验模型的过程具体包括：在该结构件上选取合适的激励方式和布置合适的响应点，根据该结构件的形状和布置的响应点，在软件中通过输入坐标的形式建立该三维试验模型，以大概描绘出该结构件的轮廓。

所述的利用该三维试验模型对该结构件进行测试的过程具体包括：在该结构件上的测试点的位置要与建立的该三维试验模型上的点对应，测试的方向也要与该三维试验模型在软件中坐标系的方向一致。

所述的利用该三维试验模型对该结构件进行测试具体包括：

建立与仿真边界条件一致的试验边界条件，用力锤激励，采用固定激励点，移动测试点的方法来进行测试；对各测试点的测试内容为激励和振动加速度响应，利用模态参数估计的方法得出模态参数的测试值。

所述步骤C中的将该仿真值与测试值进行对比的过程具体包括：

将仿真与测试的结构件的固有频率和模态振型对比。

与现有技术相比，本发明的测试与CAE仿真相结合确定材料性能参数的方法，通过软件仿真得到模态参数的仿真值，通过对结构件进行测试得到模态参数的测试值，并通过将两组值进行比较来确定材料性能参数，不但可以降低测试成本，提高测试效率，还可以控制最终零件的材料性能。

附图说明

图1为本发明的测试与CAE仿真相结合确定材料性能参数的方法的工作原理。

图2为本发明方法实施例的加工件及其简化模型的结构对照。

图3为本发明方法实施例的流程示意。

图4为本发明方法实施例的测试与仿真结构的比对。

具体实施方式