【技术实现步骤摘要】
一种抗颤振约束阻尼型复合材料镗杆的最优厚度确定方法
本专利技术涉及一种镗杆颤振稳定性分析方法，具体涉及一种抗颤振约束阻尼型复合材料镗杆的最优厚度确定方法。
技术介绍
镗杆是深孔加工镗削工艺中的主要承载部件之一,多用于工件内孔的成型加工在镗削加工中,切削力多为不均匀力,而镗杆的刚度有限,使得加工过程中镗杆很容易产生振动,导致工件的加工质量和精度难以得到保证。对于大长径比约束阻尼型复合材料镗杆，传统的镗杆颤振稳定性分析方法，很少同时考虑约束层、阻尼型镗杆与复合材料镗杆共同作用对颤振稳定性的影响，并且对于约束阻尼型复合材料镗杆缺少一种计算各材料层最优厚度的计算方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种抗颤振约束阻尼型复合材料镗杆的最优厚度确定方法。该方法为大长径比约束阻尼型复合材料镗杆规格的选取和整杆设计提供参考与依据。为实现上述目的,本专利技术所采用的技术方案为:本专利技术涉及一种抗颤振约束阻尼型复合材料镗杆的最优厚度确定方法,所述方法以下步骤:a.基于Euler-Ber...
【技术保护点】
1.一种抗颤振约束阻尼型复合材料镗杆的最优厚度确定方法,其特征在于：所述方法以下步骤:/na.基于Euler-Bernoulli梁理论，建立约束阻尼型复合材料镗杆的振动微分方程；/nb.确定约束阻尼型复合材料镗杆振型函数与固有频率；/nc.建立考虑材料阻尼时的镗杆振动微分方程；/nd.确定结构阻尼比；/ne.确定约束阻尼型复合材料镗杆临界主轴转速与切削宽度；/nf.确定各材料层对应的最优厚度。/n
【技术特征摘要】
1.一种抗颤振约束阻尼型复合材料镗杆的最优厚度确定方法,其特征在于：所述方法以下步骤:
a.基于Euler-Bernoulli梁理论，建立约束阻尼型复合材料镗杆的振动微分方程；
b.确定约束阻尼型复合材料镗杆振型函数与固有频率；
c.建立考虑材料阻尼时的镗杆振动微分方程；
d.确定结构阻尼比；
e.确定约束阻尼型复合材料镗杆临界主轴转速与切削宽度；
f.确定各材料层对应的最优厚度。
2.根据权利要求1所述的一一种抗颤振约束阻尼型复合材料镗杆的最优厚度确定方法,其特征在于,上述步骤a中的振动微分方程通过式(1)确定：
式中，y是镗杆上距原点x处的截面在t时刻的位移(mm)；(EJ)equiv是约束阻尼型结构镗杆的等效弯曲刚度；(ρA)equiv是约束阻尼型结构镗杆的等效面密度；L是镗杆的悬伸长度；δ是单位脉冲函数；
其中
(EJ)equiv＝(EJ)1+(EJ)2+(EJ)3(2)
(ρA)equiv＝(ρA)1+(ρA)2+(ρA)3(3)
式中，(EJ)1、(EJ)2、(EJ)3分别表示为基体、阻尼层和约束层的弯曲刚度，(ρA)1、(ρA)2、(ρA)3分别表示为基体、阻尼层和约束层的面密度；
根据材料力学理论，可得约束层和阻尼层的弯曲刚度与面密度为
复合材料基体的弯曲刚度和质量分别为
其中，是基体复合材料镗杆的偏轴刚度系数。
3.根据权利要求1所述的一种抗颤振约束阻尼型复合材料镗杆的最优厚度确定方法,其特征在于,所述步骤b中的振型函数与固有频率确定如下：
镗杆的主振动表示为
将式(7)代入式(1)中并根据分离变量法可得振型函数为
Y(x)＝C1sinβx+C2cosβx+C3shβx+C4chβx(8)
其中，β为
悬臂梁的边界条件为
将边界条件代入式(8)，得
cosβLchβL＝-1(11)
解式(11)可得
βL＝1.8751(13)
由式(9)与式(13)可得镗杆的固有频率为
由式(7)并根据主振函数的正交性，式(1)可化为
式中，Mi和Ki计算公式分别如下
Mi和Ki分别为模态质量和模态刚度。
4.根据权利要求1所述的一种抗颤振约束阻尼型复合材料镗杆的最优厚度确定方法,其特征在于,所述步骤c中的考虑材料阻尼时的镗杆振动微分方程确定如下：
在考虑材料阻尼的影响(材料的阻尼并不影响材料本身的固有频率和振型)的情况下，设结构的阻尼比为ξi，则式(15)可变为
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【专利技术属性】
技术研发人员：张金峰，王浩，任勇生，封超，张纯金，张玉环，曲豪男，张明珠，李哲，蔼宏论，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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