机床切削颤振的定常与时变特性

1.定常与时变切削试验系统严格地说,处于切削加工过程中的机床切削系统(由机床结构和切削过程共同构成的闭环系统)是一个时变系统,当系统参数的时变速度较颤振发生、发展以致形成的速度慢得多时,可将系统在一定时间间隔(或刀具与工件相对运动的一定距离间隔)内作为定常系统处理;反之,当这两种速度相当时,则应作为时变系统处理.在VDF 车床上车削细长轴(图1),颤振一般在工件中部L/3范围内发生,当工件转速为662r/min、进给量为0.08mm/r 时,刀架在床身     

切削颤振的研究进展综述

颤振是工件表面质量和尺寸精度的重要影响因素之一,本文全面阐述了切削过程颤振的检测技术、切削颤振的控制技术、颤振的鲁棒和概率分析。探讨了切削颤振的类别以及基于切削过程中的力学特性构建的动力学模型;分析了颤振模型的影响因素,如:切削参数、机床结构、主轴动态特性等,讨论了颤振模型的求解方法。针对切削系统结构和切削过程的非线性动力学特征,提出了时变性的模糊控制、神经网络的智能控制,降低颤振影响和利用颤振发生规律,以改善工件加工质量。随着人工智能、算法优化和智能材料的发展,智能一体化抑振系统将成为未来发展趋势。     

与应变模态分析有关的若干问题

本文阐述了应变模态分析的基本原理及相应的参数识别方法，讨论了应变传递函数与应变模态振型、应变传递函数的性质，模态参数的识别以及应变传递函数与激振力谱、应变响应谱之间的关系。     

S型测力传感器的动态特性与标定

本文对 S 型测力传感器的动态特性进行了研究。采用模态分析测量技术,测定了传感器的固有频率、模态质量、模态刚度、模态阻尼和阻尼比,并以动画形式显示了其主振型.作出激振力与传感器应变片输出信号的传递函数幅频和相频特性曲线,可简便地确定传感器工作频率范围及相应的误差。     

应用结构传递函数计算高阶剩余模态

本文分析了高阶剩余模态的组成形式,提出了一种利用结构传递函数求解高阶剩余模态的方法.由于文中通过传递函数得到结构高阶剩余模态,因此实验模态技术能方便地引入模态综合之中,为模态综合技术更广泛地应用提供了方便.     

弹性一粘弹性复合结构模态理论

本文研究弹性一粘弹性复合结构动力学基本问题复合结构动力学方程是一组微分积分方程，引入增广状态变量，将其变换为常规的状态方程，研究了状态方程特征解的性质，提出了“振荡模态”和“蠕变模态”概念给出了脉冲响应矩阵和传递函数矩阵，讨论了它们的特性，复合结构模态理论为其动特性和动响应分析提供理论依据。     

弹性——粘弹性复合结构模态理论

本文研究弹性-粘弹性复合结构动力学基本问题.复合结构动力学方程是一组微分积分方程,引入增广状态变量.将其变换为常规的状态方程.研究了状态方程特征解的性质.提出了"振荡模态"和"蠕变模态"慨念.给出了脉冲响应矩阵和传递函数矩阵,讨论了它们的特性.复合结构模态理论为其动特性和动响应分析提供理论依据.     

实验模型的模态综合技术

本文将结构传递函数概念引入模态综合技术之中,提出了一种有利于实验模型的模态综合解案。文中通过结构传递函数导出了结构高阶剩余模态,为实验模型引入模态综合之中奠定了基础。同时,本文进一步讨论了将实验模型引入模态综合之中所必然出现的转角模态问题,并采用曲线拟合技术解决了这一问题。     

结构动力学中传递函数与模态参数识别

本文从任意粘性阻尼离散化线性结构系统的复模态理论出发,建立了结构系统传递函数与模态参数的一般解析关系式.在最优化方法基础上提出了两种传递函数和模态参数识别方法.用计算机试验、检验了两种识别算法的精度和使用范围.给出了真实结构识别全过程的实例.     

汽车的简化模型与车架动应力分析

本文提出了根据已知的路面谱输入计算汽车的传递函数与车架动应力的方法.首先,将一辆汽车分为若干个子结构,对每个子结构进行模态分析,略去高阶模态并应用模态综合的方法,即得一多自由度的动力学模型.从而可建立整车的运动微分方程,并确定模态坐标的传递函数.并由此计算车架的变形及动应力.     

机床非线性颤振的描述函数分析

本文采用描述函数方法分析机床的非线性颤振.以描述函数刻划切削过程复杂的非线性特性,并将非线性振动分析所依赖的复平面推广到三维空间进行稳定性分析。从而求出颤振振幅和颤振频率。该法不仅可揭示切削过程等效刚度系数和等效阻尼系数的变化,而且还可考察各切削参数对颤振频率和振幅的影响.结果表明,描述函数方法是分析机床颤振这个极其复杂的非线性系统的一个有效的手段.     

深井/超深井开窗钻头切削齿切削力学分析

针对深井/超深井套管开窗侧钻的特殊性问题中所研究设计的双作用强侧切开窗钻头的结构特点,基于金属切削理论、开窗钻头与布齿规律,建立了开窗钻头切削齿切削力学模型,推导出开窗钻头的几何学方程,完成了切削齿切削力学模型的求解;最后使用本文研制的双作用强侧切开窗钻头进行套管开窗实验,对切削齿切削力学计算模型、仿真结果进行验证。结果表明:在开窗钻头切入套管的初始阶段,仿真计算得到的主切削力比实验所得数据略大,在中间阶段略小,到后期又略大;仿真计算结果能够准确地反映主切削力的变化规律,基本能满足工程应用的要求。本文研究结果为开窗钻头切削力的分析计算提供了理论依据,为深井/超深井套管开窗钻头的设计及切削力学研究提供参考。     

结构系统复模态参数识别及其应用

对于具有非比例阻尼的多自由度线性振动系统的研究需要用到复模态理论.本文根据复模态有关理论,分析了复模态传递函数和频响函数的特性,定义了模态固有频率和模态阻尼比,导出了频响函数与复模态参数的解析关系式。在此基础上,介绍了由频响数据识别复模态参数的导纳圆拟合法.为了进一步提高模态识别精度,还论述了由加速度频响数据识别复模态参数的两种迭代方法:分步迭代法和整体迭代法.文中还以某航天器刚性太阳电池板模态试验为例,介绍了利用导纳圆拟合法联机模态识别枝术,给出了两种方法的模态识别结果,并进行了比较.     

基于FPGA的硅微机械陀螺特性曲线可重构测试

设计了一套基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的硅微机械陀螺特性曲线可重构测试系统,能够同时测试出硅微机械陀螺的驱动频率特性以及驱动模态到敏感模态的正交耦合特性。基于SOPC(System On a Programmable Chip)嵌入式软件编写程序,采用扫频方法从驱动激励端输入一系列由低频到高频的正弦激励信号,在驱动检测端输出,可以扫描出驱动模态的频率特性曲线,同时在敏感检测端输出,可以扫描出驱动模态到敏感模态的正交耦合特性曲线。根据驱动模态的频率特性曲线,能够测量出驱动模态在谐振频率点的相位特性(代表了整个环路的真实相移),据此能够使闭环控制回路精确工作在谐振频率点。此外,改变SOPC嵌入式软件程序,也可以直接实现闭环驱动控制与敏感解调输出,而不需要额外的硬件开销。     

数字闭环光纤陀螺频率特性分析与测试

系统的闭环带宽严重影响光纤陀螺在振动、急转弯等环境条件下的测试精度,闭环光纤陀螺的实际带宽高达几kHz,无法采用一般的角振动台进行全频带频率特性测试,因此,频率特性的分析与测试成为了闭环光纤陀螺研究的一项重要内容。针对这种需求,根据系统的结构框图及工作原理,建立了数字闭环光纤陀螺的动态模型,推导出了系统的传递函数;在此基础上对数字闭环光纤陀螺的频率特性进行了分析,指出了改善系统动态特性的方法;最后,利用数字闭环光纤陀螺的闭环工作原理,通过在反馈阶梯波上直接叠加激励信号,实现了光纤陀螺阶跃响应和频率响应的测试,得出了系统闭环带宽高达9kHz的结论。     

金属切削过程中的分叉与突变现象：兼论切削过程的可控性问题

通过理论分析，预测出在金属切削过程中存在在分叉与突变现象，基根源在于切削过程的强烈的非线性，这一发现超出人们对于切削过程的传统认识与理解，可是却得到实验事实的充分验证。     

切削加工过程数值模拟的研究进展

近年来,有限元方法在切削加工模拟中得到了越来越广泛的应用,在研究切削工艺参数及切屑成形机理方面有着不可替代的作用。本文介绍了国外切削加工过程有限元数值模拟的研究进展,阐述了切削过程有限元模拟的关键技术,包括切屑形成、切削加工中的热力耦合、工件与刀具接触和摩擦、切屑分离和断裂准则以及工件残余应力、残余应变的模拟等技术;最后,还对切削工艺有限元数值模拟的发展方向作了探讨。      

切削加工润滑技术研究现状及展望

在分析切削加工润滑机理的基础上，对国内外切削加工润滑技术的研究进展进行了综合归纳与评述，阐明了各种润滑方式的优缺点，并且针对切削加工时的摩擦特点，指出了切削加工润滑研究中几个值得重视的发展方向．     

陶瓷刀具切削区温度场的计算机模拟

在切削金属过程中所消耗的能量几乎９０％以上都转化为热，致使工件，切屑和刀具的温度都上升，其中刀具的温升与切削机理及切削参数密切相关，并且直接影响刀具磨损及其全用寿命。为了研究陶瓷刀具切削温度分布对其磨损规律和机理的影响，根据传热理论建立了数学模型，用计算机模拟编制出陶瓷刀具切削区温度场计算的专业软件，可以得出不同陶瓷料刀具在不同切削条件下切步同工件材料过程中的温度分布曲线图，而且实际测量值与模拟值     

基于提高频率灵敏度的结构损伤统计识别方法

提出了一种基于反馈控制结构动力特性的损伤统计识别方法。该方法采用基于独立模态空间的反馈控制,有目的地配置闭环系统的极点,根据损伤前后闭环系统的特征值构造损伤指标。采用假设检验判断损伤是否发生,并剔除特征量中损伤程度的影响,采用统计模式识别方法识别损伤位置。Benchmark结构的数值算例表明,本文提出的损伤识别方法能够较显著地提高模态频率对刚度变化的灵敏度,准确有效地检测在噪声环境下结构小损伤是否发生以及识别损伤位置。