[发明专利]一种优化机床大件结构动态特性的方法

权利要求书

1.一种优化机床大件结构动态特性的方法，用于优化所述机床的所述大件结构的质量和刚度，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采集所述大件结构上各个测试点上的加速度数据；

步骤2，构建所述大件结构的简化模型，获取所述大件结构各阶模态频率数据与振型矩阵数据；

步骤3，结合所述大件结构各阶模态频率数据、振型矩阵数据，分别通过质量灵敏度公式、刚度灵敏度公式确定所述大件结构的质量薄弱点和刚度薄弱点，

所述质量灵敏度公式为：

所述刚度灵敏度公式为：

ω_r为所述大件结构第r阶固有频率；φ_ir和φ_jr分别为所述大件结构第r阶固有频率中的测试点i和测试点j的振型向量，m_ij为所述大件结构测试点i与测试点j之间的结构质量，k_ij为所述大件结构测试点i与测试点j之间的结构刚度；

步骤4，确定各个所述测试点上结构质量分布的目标函数以及结构刚度分布的目标函数，

结构质量分布的目标函数为：

Max f(m)

变量：m＝(m₁，m₂，…m_n)

约束条件：

f_i≥[f_i]

ψ_i≤[ψ_i]

m_i-min≤m_i≤m_i-max

f(m)为所述大件结构动态特性；m为所述大件结构某个测试点结构质量，m₁、m₂、m_n分别为所述大件结构的第1个测试点、第2个测试点以及第n个测试点的结构质量，m_i为所述大件结构的第i个测试点的结构质量，f_i为所述大件结构的第i阶固有频率，[f_i]为所述大件结构的第i阶最低频率值，ψ_i为所述大件结构第i阶模态振幅，[ψ_i]为所述大件结构的第i阶模态最大振幅，m_i-min为所述大件结构的第i个测试点的结构质量的最低允许值，m_i-max为所述大件结构的第i个测试点的结构质量的最高允许值；

步骤5，通过各测试点的结构质量的目标函数计算出各测试点的结构质量的合理优化值，通过各测试点的结构刚度的目标函数计算出各测试点的结构刚度的合理优化值；

步骤6，通过结构质量优化值对比所述大件结构优化前后的各阶模态频率和振幅的变化值，通过结构刚度化值对比所述大件结构优化前后的各阶模态频率和振幅的变化值；以及

步骤7，利用所述大件结构各测试点的结构质量优化后的整个大件结构各阶模态频率进行模态置信准则MAC验证，以及利用所述大件结构各测试点的结构刚度优化后的整个大件结构各阶模态频率进行模态置信准则MAC验证，若验证的结果不理想，则重复所述步骤6直至MAC验证取得理想的结果。

2.根据权利要求1所述的优化机床大件结构动态特性的方法，其特征在于：

其中，所述步骤1包括如下子步骤：

步骤1-1，选取所述大件结构多个的关键位点作为测试点；

步骤1-2，在每个所述测试点上贴上加速度传感器；

步骤1-3，采用力锤对所述大件结构的某一拾振点进行锤击，采集各个所述测试点上的加速度数据。

3.根据权利要求2所述的优化机床大件结构动态特性的方法，其特征在于：

其中，所述关键位点是指能够建立所述大件结构的测试模型的典型位点，包括所述大件结构边角上的点以及所述大件结构上的其它振动敏感点。

4.根据权利要求2所述的优化机床大件结构动态特性的方法，其特征在于：

其中，在选取所述拾振点时，要避免选取的所述拾振点在所述测试点上。

5.根据权利要求2所述的优化机床大件结构动态特性的方法，其特征在于：

其中，在用力锤锤击所述大件结构时，要避免连续敲击，应采用一点激励多点响应的方式。