基于多尺度理论的栓接结合部动力学建模

建立准确的栓接结合部接触刚度模型对预测数控机床的动态特性至关重要.本文提出了一种基于多尺度理论的栓接结合部刚度模型,首先使用一系列叠加的三维正弦波来描述粗糙接触表面多尺度特性,每个正弦波被认为是一层频率级,推导出接触面积比与频率级的函数关系,则整体刚度可以看作不同频率级串联的弹簧模型.然后,通过数值仿真分析了结合面法向接触载荷、材料特性参数以及多尺度参数对接触刚度模型的影响.最后,设计分段梁结构进行试验验证本文模型的准确性,通过力锤敲击试验获得栓接结合部在等同预紧力下的固有频率和振型,并与仿真结果对比,结果表明本文多尺度模型固有频率与试验频率之间的相对误差小于9.94％,表明多尺度模型可以有效地预测数控机床的动态特性.