[发明专利]一种优化机床大件结构动态特性的方法

摘要

本发明提供的一种优化机床大件结构动态特性的方法，用于优化机床大件结构的质量和刚度，包括以下步骤：步骤1，采集各个测试点的加速度数据；步骤2，构建简化模型，获取模态数据；步骤3，依据质量灵敏度公式、刚度灵敏度公式确定机床大件结构质量薄弱点和刚度薄弱点；步骤4，确定各个测试点上结构质量目标函数和结构刚度目标函数；步骤5，计算出各结构质量的优化值和结构刚度的优化值；步骤6，分别对比机床大件结构质量优化前后以及刚度优化的前后各阶模态频率和振幅的变化；以及步骤7，分别利用机床大件结构质量优化后、刚度优化后的各阶模态频率进行模态置信准则MAC验证整个方法的可靠性。

主权项

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：ωr为所述大件结构第r阶固有频率；φir和φjr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，mij为所述大件结构测试点i与测试点j之间的结构质量，kij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，…mn)约束条件：fi≥[fi]ψi≤[ψi]mi‑min≤mi≤mi‑maxf(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、mn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，mi为所述大件结构的第i个测试点的结构质量，fi为所述大件结构的第i阶固有频率，[fi]为所述大件结构的第i阶最低频率值，ψi为所述大件结构第i阶模态振幅，[ψi]为所述大件结构的第i阶模态最大振幅，mi‑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，mi‑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；以及步骤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。