[发明专利]刚度参数计算方法、装置、计算机设备和存储介质

说明书

本申请涉及一种刚度参数计算方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：对装配体进行模态测试，获得装配体的多阶测试模态振型和测试频率；其中，所述装配体包括第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件相互结合的部位为结合部；将所述装配体的三维模型导入有限元模型中，并根据所述结合部设置初始刚度参数，获得所述装配体的多阶仿真模态振型和仿真频率；当多阶所述仿真模态振型与所述测试模态振型相同，且相应的所述仿真频率与所述测试频率的误差均小于阈值时，将所述初始刚度参数作为最终刚度参数。采用本方法能够准确评价机床结合部的动力学特性，为确保机床的精度和成本提供理论依据。

技术领域

本申请涉及计算机仿真技术领域，特别是涉及一种刚度参数计算方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

机械结构是由许多零部件按一定功能要求结合起来的整体，零部件之间相互结合的部位为结合部。结合部均属于柔性结合，当结合部受到复杂动载荷作用时，结合部之间会产生多自由度、有阻尼的微幅振动，从而表现出既储存能量又消耗能量的柔性结合的特性。这种特性将对机械结构的性能产生显著影响，通常表现为刚度降低、阻尼增加，从而导致机械结构固有频率降低、振动形态复杂化。机床上存在大量的结合部，如导轨和滑块、丝杠和螺母等，其中一种重要结合部形式为直线导轨与滑块的结合方式，其中直线导轨滑块的作用是限制机床上运动体的导向，它通过滚动体在滚道中的滚动实现导轨和滑块间的接触和连接。

由于在研究机床结合部的动力学特性的过程中，需要考量的参数很多，考量的参数包括材质、形状尺寸、初始面压、滚动体的接触形态、介质状态等，因此完全建立起能够真实反映结合部动力学性能的力学模型非常困难，进一步难以保证机床的精度和成本。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够准确评价机床结合部的动力学特性的刚度参数计算方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种刚度参数计算方法，所述方法包括：

对装配体进行模态测试，获得装配体的多阶测试模态振型和测试频率；其中，所述装配体包括第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件相互结合的部位为结合部；

将所述装配体的三维模型导入有限元模型中，并根据所述结合部设置初始刚度参数，获得所述装配体的多阶仿真模态振型和仿真频率；

当多阶所述仿真模态振型与所述测试模态振型相同，且相应的所述仿真频率与所述测试频率的误差均小于阈值时，将所述初始刚度参数作为最终刚度参数。

在其中一个实施例中，所述对装配体进行模态测试，获得装配体的多阶测试模态振型和测试频率包括：在所述第一部件设置多个测点；根据所述测点，获得多组激励和加速度响应；根据多组所述激励以及对应的加速度响应，计算所述装配体的传递函数；根据所述传递函数，获得所述装配体的多阶测试模态振型和测试频率。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：当多阶所述仿真模态振型与所述测试模态振型相同，且相应的所述仿真频率与所述测试频率的误差均大于或等于所述阈值时，调整所述有限元模型中初始刚度参数，直至获得的所述装配体的仿真频率与所述测试频率的误差均小于所述阈值。

在其中一个实施例中，在所述将所述装配体的三维模型导入有限元模型中，并根据所述结合部设置初始刚度参数，获得所述装配体的多阶仿真模态振型和仿真频率之前，还包括：建立所述第一部件和所述第二部件的三维模型；将所述第一部件的三维模型与第二部件的三维模型进行装配，得到所述装配体的三维模型。

在其中一个实施例中，所述将所述装配体的三维模型导入有限元模型中，并根据所述结合部设置初始刚度参数，获得所述装配体的多阶仿真模态振型和仿真频率，包括：将所述装配体的三维模型导入有限元模型；输入所述装配体中各部件的材料参数，并根据所述结合部设置初始刚度参数；根据所述材料参数和所述初始刚度参数进行模态分析，得到所述装配体的多阶仿真模态振型和仿真频率。