[发明专利]多点支撑结构的载荷传递路径优化方法

说明书

本发明提出了一种多点支撑结构的载荷传递路径优化方法，首先建立多点支撑结构的柔性支撑刚度模型；然后建立多点支撑结构的刚性支撑刚度模型；再建立多点支撑结构的载荷传递路径动力学模型；设置非承载结构的振动过载为优化目标；设置柔性支撑结构的动力学参数和位置参数为优化设计变量；建立载荷传递路径优化设计模型；通过优化算法获得最优的柔性支撑结构的动力学参数和位置参数；本发明提出的方法能从源头上降低载荷激励对非承载结构的影响，而非被动地采用减震器进行抗震，可以显著降低非承载结构的振动过载，降低对减震器的性能需求。

技术领域

本发明属于载荷传递路径优化技术领域，特别是一种多点支撑结构的载荷传递路径优化方法。

背景技术

工程中多点支撑结构被广泛应用，例如挖掘机械、爬行机器人、机械加工夹具设计、高精度大口径透镜等，通常这类结构由刚性支撑结构和柔性支撑结构组成，例如钢结构构成的刚性支撑和液压结构构成的柔性支撑结构的组合。随着我国“新基建”计划对工程和机械系统信息化、智能化的推进，这些系统中将增加众多的信息化设备、智能化设备、高端精密仪器等，这些设备和仪器对系统运行过程中的冲击和振动过载较为敏感，若不加以振动抑制，则会极大影响系统运行的可靠性，大大削落系统性能和竞争力。因此，对工程中多点支撑结构的冲击和振动过载进行抑制具有重大的意义。

目前，广泛采用的振动抑制方法是添加减震器等阻尼原件来对振动能量进行消耗，然而，随着设备的复杂性提高、敏感原件对过载要求的提高，导致减震设备的性能难以满足要求，成本也急剧上升。此外，采用添加减震器这种被动减振的方式，往往由于新设备的增加导致新的问题出现比如：原机械系统质量增加、原机械系统结构布置出现冲突等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多点支撑结构的载荷传递路径优化方法，以降低非承载结构的振动过载。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种多点支撑结构的载荷传递路径优化方法，包括以下步骤：

步骤1、建立多点支撑结构的柔性支撑刚度模型；

步骤2、建立多点支撑结构的刚性支撑刚度模型；

步骤3、建立多点支撑结构的载荷传递路径动力学模型；

步骤4、设置非承载结构的振动过载为优化目标；

步骤5、设置柔性支撑结构的动力学参数和位置参数为优化设计变量：将柔性支撑结构的动力学参数和位置参数作为柔性支撑结构的优化设计变量；

步骤6、建立载荷传递路径优化设计模型；

步骤7、通过优化算法获得最优的柔性支撑结构的动力学参数和位置参数。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)建立柔性支撑结构的载荷传递路径动力学模型；以非承载结构的振动过载最小为目标；以柔性支撑结构的动力学参数和位置参数为设计变量；建立载荷传递路径优化模型；通过优化设计获得非承载结构最小的过载；优化过程全部基于多自由度系统已有设备，没有引入任何额外的抗震设备，因此能大幅降低对过载敏感设备所需减震器的性能需求；

(2)从载荷的源头降低载荷激励对非承载结构的影响，大幅降低非承载结构的振动过载。

附图说明

图1为本发明优化设计方法的流程图。

图2为钢板多点支撑结构图。

图3为优化前后待优化点加速度变化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

结合图1，本发明的一种多点支撑结构的载荷传递路径优化设计方法，包括以下步骤：