[发明专利]有限元仿真分析中的阻尼器简化方法和计算机设备

说明书

本发明涉及有限元仿真分析技术领域，公开了一种有限元仿真分析中的阻尼器简化方法和计算机设备。包括建立导轨与阻尼器的三维实体模型；对所述三维实体模型进行网格划分，获取有限元模型；计算所述导轨与所述阻尼器之间接触面上的油膜动力学参数；根据所述油膜动力学参数在所述有限元模型中添加弹簧阻尼单元；对添加了所述弹簧阻尼单元的所述有限元模型进行力学仿真分析。采用弹簧阻尼单元代替油膜，可以对导轨与阻尼器只进行结构力仿真，不需要再做流体仿真和结构力仿真结合的复杂计算，从而简化了在有限元仿真分析中的导轨副用阻尼器的有限元模型建立过程。同时，既简化了有限元分析的计算量增加分析效率，又能够保证不损失计算精度。

技术领域

本发明涉及有限元仿真分析技术领域，特别是涉及一种有限元仿真分析中的阻尼器简化方法和计算机设备。

背景技术

由滚动直线导轨副组成的精密滑台传动装置是高端数控机床的关键传动部件，具高刚性、高承载、高速、高精密定位等特点，但因滑块滚动体与导轨构成的结合部是点或线接触，与传统的滑动导轨的面面接触相比较唯一缺点是抗振性能差，这将直接导致数控机床的动态特性较差。滑块-导轨结合部的接触刚度在整机刚度构成中通常成为薄弱环节，从而成为影响整机精度的一大因素。同时，滑块-导轨结合部的接触阻尼特性较差，严重制约着整机的动态特性。导轨系统的静态及动态性能将极大的影响高端数控机床整机的性能，因此，需要对滑块-导轨结合部的接触阻尼特性进行仿真分析。传统对精密滚动直线导轨副系统阻尼减振平台进行仿真模拟时，需要进行流体仿真等复杂计算才能实现结构力学的有限元仿真。如何在有限元仿真分析中对精密导轨副用阻尼器进行简化而且不影响计算精度显得尤为重要。

发明内容

基于此，有必要针对如何在有限元仿真分析中对精密导轨副用阻尼器进行简化而且不影响计算精度的问题，提供一种有限元仿真分析中的阻尼器简化方法和计算机设备。

一种有限元仿真分析中的阻尼器简化方法，包括建立导轨与阻尼器的三维实体模型；对所述三维实体模型进行网格划分，获取有限元模型；计算所述导轨与所述阻尼器之间接触面上的油膜动力学参数；根据所述油膜动力学参数在所述有限元模型中添加弹簧阻尼单元；对添加了所述弹簧阻尼单元的所述有限元模型进行力学仿真分析。

上述有限元仿真分析中的阻尼器简化方法，在三维绘图软件中画出导轨及阻尼器的三维实体模型，在有限元前处理软件中导入该模型并进行网格划分以获取有限元模型。根据采用弹簧阻尼单元连接导轨外表面与阻尼器内表面。弹簧阻尼单元的参数根据所述导轨与所述阻尼器之间接触面上的油膜动力学参数确定。将添加了弹簧阻尼单元的有限元模型导入到工程仿真软件中进行力学计算。由于油膜是流体，因此对油膜进行仿真时需要进行流体仿真等复杂计算。采用弹簧阻尼单元代替油膜，可以对导轨与阻尼器只进行结构力仿真，不需要再做流固仿真，从而实现了对阻尼器进行有限元分析时的简化。同时，既简化了有限元分析的计算量增加分析效率，又能够保证不损失计算精度。

在其中一个实施例中，所述油膜动力学参数包括油膜法向刚度和油膜法向阻尼。

在其中一个实施例中，所述计算所述导轨与所述阻尼器之间接触面上的油膜动力学参数包括根据所述导轨与所述阻尼器之间接触面的长度和宽度，获取所述接触面的雷诺方程；设定所述雷诺方程的边界条件，计算所述接触面上的流体压力；将所述流体压力在所述接触面上对面积进行积分，以获取油膜承载量；根据所述油膜承载量计算所述油膜法向刚度和所述油膜法向阻尼。

在其中一个实施例中，所述导轨与所述阻尼器之间包括多个不同长宽尺寸的接触面，根据各接触面的长宽尺寸分别计算所述油膜动力学参数。

在其中一个实施例中，所述弹簧阻尼单元中包括弹簧，所述弹簧的弹性参数根据所述油膜动力学参数确定。