模態(tài)參數(shù)識別是試驗方法建模過程中最重要的環(huán)節(jié)。模態(tài)參數(shù)識別就是采用 實測數(shù)據(jù)通過某種誤差準(zhǔn)則極小的優(yōu)化算法，確定結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，其中包 括模態(tài)固有頻率、模態(tài)阻尼比、模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度及振型等。目前常用的模態(tài) 參數(shù)識別算法分為頻域法、時域法及時一一頻域法三大類
以上的方法中，大多是用每個測點所得的頻響函數(shù)測試值，單獨(dú)進(jìn)行曲線擬 合，而后，得到各階模態(tài)頻率、阻尼、留數(shù)的估值。不同測點同階模態(tài)參數(shù)理論 上應(yīng)該是相同的。但是由于模型和測量都存在誤差，因此，不同測點所識別的模 態(tài)參數(shù)往往并不完全相同，特別是阻尼和留數(shù)的估值比固有頻率更難確定，并且 留數(shù)和阻尼估值又是相關(guān)的，阻尼有較大誤差，勢必導(dǎo)致留數(shù)估值有較大誤差。
測試點所測得的信息要求有盡可能高的信噪比，因此，測試點不應(yīng)該靠近節(jié) 點。注意到實際上使用的一般都是加速度傳感器。實際測得的都是加速度信號、 因此在******測試點的位置，其平均驅(qū)動自由度加速度的值應(yīng)該較大。確定******測 試點的方法通常用 El (Effective Independence)法[48]。
為驗證這一特性，把加速度計分別擺放在工作臺、立柱、主軸箱、床身然后 用力錘敲擊主軸，測量各點響應(yīng)信號，然后兩點交換后觀察，利用B&K3660C Pulse LAN-XI動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的對采集到的頻響函數(shù)進(jìn)行分析[51][52]，若頻率、相位 一致即說明該立式加工中心可以近似被認(rèn)為是一線性系統(tǒng)。具有互異性。如下是 其中一測點的數(shù)據(jù)：
本章先簡單介紹了對VMC1060立式加工中心進(jìn)行試驗?zāi)B(tài)分析所需的儀器 設(shè)備，以及試驗過程中的相關(guān)傳遞函數(shù)測試。通過模態(tài)分析軟件對傳遞函數(shù)進(jìn)行 曲線擬合，識別得到機(jī)床整機(jī)的試驗?zāi)B(tài)參數(shù)。最后對機(jī)床的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了簡 單分析，并提出了初步的修改意見。
本論文對對VMC1060立式加工中心整機(jī)進(jìn)行了試驗分析。并在試驗基礎(chǔ)上 對其結(jié)構(gòu)動態(tài)特性進(jìn)行了分析，找出了該機(jī)床結(jié)構(gòu)所存在的薄弱模態(tài)和薄弱環(huán)節(jié)。 全文的研究的工作總結(jié)為以下幾個方面：
隨著市場經(jīng)濟(jì)地快速發(fā)展和全球經(jīng)濟(jì)一體化程度地不斷加深，市場對于裝備制造 業(yè)產(chǎn)品提出了性能更好、能耗更少、人機(jī)界面更高等一系列要求，作為裝備制造業(yè)的“工 作母機(jī)”一精工機(jī)床，其精度、功能、可靠性水平直接決定了產(chǎn)品的市場競爭力水平[1]。 長期以來，我國一直是精工機(jī)床制造大國[2]、消費(fèi)大國，卻不是制造強(qiáng)國[3]。國內(nèi)精工 機(jī)床市場，尤其中高端市場長期被國外品牌所占領(lǐng)[4][5]，其中主要原因就是國產(chǎn)精工機(jī) 床產(chǎn)品的可靠性水平差[6][7]。
龍門移動精工加工中心移動橫梁由其下方的兩個電磁懸浮系統(tǒng)共同懸浮，電磁懸 浮系統(tǒng)的控制精度決定了橫梁的懸浮精度和加工部件的精度。橫梁兩側(cè)和上方都設(shè)置 有導(dǎo)向單元，從而實現(xiàn)懸浮橫梁水平方向的移動。導(dǎo)向水平方向運(yùn)動單元與豎直方向 懸浮單元都是采用吸引型電磁懸浮系統(tǒng)。由于懸浮橫梁由兩個電磁懸浮系統(tǒng)共同懸 浮，因此兩個電磁懸浮系統(tǒng)需要保持很好的協(xié)調(diào)同步運(yùn)行才能保證懸浮橫梁水平方向 具有較高的精度[24]。
機(jī)床動態(tài)特性的試驗研究包括[13][2°][21]:動態(tài)測試、模態(tài)分析、確定薄弱環(huán)節(jié) 以及切削試驗等，根據(jù)需要采取相應(yīng)措施用以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)動態(tài)特性優(yōu)化，是理論分 析和動態(tài)試驗密切結(jié)合的過程。機(jī)床動態(tài)特性中起主要作用的是少數(shù)低階模態(tài)， 只要能精確地測試和識別出這些模態(tài)的參數(shù)，就可較精確地反映機(jī)床結(jié)構(gòu)的動態(tài) 特性。試驗?zāi)B(tài)分析技術(shù)通過對結(jié)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)試驗，識別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，建立 模態(tài)模型，用圖形顯示結(jié)構(gòu)振動形態(tài)，根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際使用情況，找出薄弱的環(huán) 節(jié)，為結(jié)構(gòu)動力修改提供可靠的信息。其分析結(jié)果主要依賴于實際的測試數(shù)據(jù)和 分析手段選擇的合理性。
隨著測試儀器、計算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，動態(tài)試驗中，功能強(qiáng)大 的以計算機(jī)為主體的試驗分析系統(tǒng)逐步取代了依賴于專用信號分析儀的傳統(tǒng)的試 驗分析系統(tǒng)，且功能更強(qiáng)大、靈活。為以計算機(jī)為主體結(jié)構(gòu)的模態(tài)特性試驗分析 系統(tǒng)硬件，如圖3.2所示，主要有以下三個分系統(tǒng)組成