[发明专利]机械结构固有振动频率的提升方法

权利要求书

1.一种机械结构固有振动频率的提升方法，其特征在于本方法包括如下步骤：

步骤一、对机械结构进行振动模态试验，测量得到机械结构的固有振动频率和振型；

步骤二、建立机械结构的有限元模型，以固有振动频率作为目标，进行结构优化，使有限元模型与实际机械结构的频率相同；

步骤三、运用模态分析方法，研究各种因素对机械结构固有振动频率的影响；

步骤四、在机械结构的有限元模型基础上，运用拓扑优化的方式，初步确定对机械结构固有振动频率影响较大的因素；

步骤五、运用DOE试验设计的方法，将机械结构所有的参数作为设计变量，精确确认机械结构中对固有振动频率有较大影响的部分；

步骤六、运用模态应变能分析，确认机械结构应变能较大位置，作为结构优化的主要位置；

步骤七、在机械结构应变能最大的位置增设梁单元进行模态分析，确认应变能最大位置对机械结构固有振动频率的影响，从而提高了机械结构的固有振动频率。

2.根据权利要求1所述的机械结构固有振动频率的提升方法，其特征在于：步骤二中所述结构优化的设计变量为机械结构连接部位弹性单元六个方向的刚度值，并采用有限元模型模拟弹性单元的刚度K和阻尼C。

3.根据权利要求1所述的机械结构固有振动频率的提升方法，其特征在于：步骤四中拓扑优化方式以最大刚度为目标，确定机械结构影响模态固有振动频率的最佳材料分配。

4.根据权利要求1所述的机械结构固有振动频率的提升方法，其特征在于：步骤五中所述DOE实验设计将机械结构中的所有参数，包括各部件的厚度、材料弹性模量、泊松比、密度、连接部位弹性单元的六个方向刚度，作为输入设计变量，每个设计变量的变化值为初始值上下的10%，使用哈莫斯利设计方法，筛选出对固有振动频率影响系数较高的设计变量。

5.根据权利要求1所述的机械结构固有振动频率的提升方法，其特征在于：步骤六所述机械结构应变能为机械结构部件在变形过程中，外力所作的功转变为储存于部件内的能量，部件在外力作用下，因变形而储存能量称为应变能，应变能较高的机械结构部件则是需要优化的部分。

6.根据权利要求1所述的机械结构固有振动频率的提升方法，其特征在于：步骤七中所述梁单元为圆柱形梁，所述圆柱形梁的截面半径与机械结构中主要本体的梁半径相同。