[发明专利]一种滚动直线导轨有限元模型建立方法

摘要

本发明涉及一种滚动直线导轨有限元模型建立方法。本发明采用假想材料来表征滚动直线导轨的结合部避免了弹簧阻尼模型的弊端，使得直线导轨结合部的模型更接近实际情况，有限元模型的建立也更加简单。结合模态试验结果，采用目标优化的方法来确定假想材料的材料参数，能够快速、准确地获得假想材料的材料参数，提高了直线导轨有限元模型的建模效率和准确性。该方法也可应用于机床整机结构中其它类型的结合部有限元模型的建立。

主权项

一种滚动直线导轨有限元模型建立方法，其特征在于，按照以下步骤进行：1）建立滚动直线导轨系统的坐标系，将导轨（2）长度方向定义为X方向，滑块（1）侧面法线方向定义为Y方向，滑块（1）上表面法线方向定义为Z方向；2）建立滚动直线导轨系统的有限元模型，将滑块（1）和导轨（2）分离出来，分别滑块有限元模型（4）和导轨有限元模型（5），将导轨钢球（3）简化为具有一定厚度的假想材料（6），假想材料（6）为各向异性材料，忽略导轨滑动方向的材料参数，则其余参数包括弹性模量Ey、Ez；泊松比Vxz、Vxy；三个平面内的剪切模量Gxy、Gxz、Gyz，以及假想材料的厚度t和接触面积A，给定一组材料参数取值，进行有限元模态分析，得到直线导轨系统的前6阶固有频率f1、f2、f3、f4、f5、f6和振型；3）建立滚动直线导轨系统的锤击法模态试验平台该平台包括了PCB加速度传感器（7）、PCB冲击力锤（8）、NI数据采集系统（9）、装有M+P Smartoffice模态分析软件的PC机（10），对导轨系统进行模态试验，测得与有限元模态分析前6阶振型对应的固有频率F1、F2、F3、F4、F5、F6；4）采用目标优化的方法获取最优的假想材料的材料参数，在滚动直线导轨的有限元模型中，将假想材料的材料参数定义为优化变量，将作为优化目标函数，对直线导轨系统有限元模型进行优化设计，得到假想材料的材料参数的优化取值；5）根据材料参数的优化取值，重新设定直线导轨系统有限元模型中假想材料的材料参数，从而得到了准确的直线导轨系统有限元模型。