[发明专利]弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器的优化方法

权利要求书

1.弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器的优化方法，针对用于切削工艺系统中的同时包含调谐质量阻尼和摩擦阻尼的弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器，提出一种切削颤振优化方法，其特征在于：

步骤1：通过模态试验测定被控切削工艺系统主模态固有频率(f_s)、质量(m_s)、刚度(k_s)、阻尼比(ξ_s)；通过切削试验测定切削力动态部分幅值(F_c)；

步骤2：将弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器模型化为振子质量(m_d)，固有频率(f_d)，阻尼比(ξ_d)，弹性支承刚度(k_f)和摩擦阻尼器摩擦力(F_f)；

步骤3：根据切削工艺系统条件，确定阻尼器振子最大质量；

步骤4：建立含有弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器的切削系统动力学模型，采用谐波平衡法(HBM)获得切削系统频率响应特性实部的数值解；

步骤5：以切削系统频率响应特性实部的最小值(即最大负实部)最大(即最大负实部最小)为优化目标，以阻尼器固有频率(f_d)与被控切削系统固有频率(f_s)之比r_w，弹性支承刚度(k_f)与刚度k_s之比r_k、切削力动态部分幅值(F_c)与摩擦阻尼器摩擦力(F_f)之比r_f和阻尼器阻尼比(ξ_d)为阻尼器无量纲优化变量，采用最小化最大(Minimax)数值优化方法得到r_w、r_k、r_f和ξ_d最佳值；

步骤6：根据优化得到的r_w、r_k和r_f最佳值和模态试验测得的切削工艺系统主模态固有频率(f_s)、刚度(K_s)以及切削试验测得的动态切削力幅值(F_c)，计算得到阻尼器的固有频率(f_d)、弹性支承刚度(k_d)和摩擦阻尼器摩擦力(F_f)；

步骤7：根据实际切削工艺系统设计弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器结构，根据优化得到的最优参数设计弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器各部件结构尺寸，使其切削颤振抑制效果达到最佳。

2.如权利要求1所述的弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器的优化方法，其特征在于：所述弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器为含有一个弹性支承串联干摩擦阻尼装置的调谐质量阻尼部件，该阻尼部件在数值优化方法中被模型化为振子质量(m_d)，刚度(k_d)，阻尼系数(c_d)，弹性支承刚度(k_f)和摩擦阻尼器摩擦力(F_f)，阻尼器固有频率f_d＝(k_d/m_d)^^0.5，阻尼比(ξ_d)＝c_d/2/(m_dk_d)^^0.5。