車削加工中心床身分析—模態(tài)分析的基本理論
模態(tài)是多自由度線性系統(tǒng)的一種同有屬性，是以振動理論為基礎，以模態(tài)參數(shù)為目標的分析方法。分析表明，多自由度線性系統(tǒng)的振動可由各階模態(tài)疊加而成。有限元法模態(tài)分析是根據(jù)結構的幾何形狀、邊界條件和材料特性，通過對結構進行離散，把結構的質(zhì)量分布，剛度分布和阻尼分布分別用質(zhì)量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣表示出來，從而建立結構的運動方程，通過求解特征值和特征向量來確定結構的固有頻率和振型。對于多自由度系統(tǒng)，利用矩陣分析方法和彈性力學有限元法，可得到床身的一般運動微分方程為：MX+CX+KX=F其中，M,C,K分別表示系統(tǒng)的質(zhì)量、阻尼和剛度矩陣（均為N*N階矩陣），X、F表示系統(tǒng)各點位置上的位移響應和激勵力向量，X表示速度和加速度。對于線性系統(tǒng)來時候，系統(tǒng)各點位移響應可寫成如下形式{X}={?}i cosωit其中，{?}i為第i階段有頻率的振型函數(shù)，ωi是第i階固有圓頻率。將(2)代入(1)中得到要使上式成立，則有兩種可能,顯然前者對于求解來說沒有實際意義。由于車削將加工中心是多自由度系統(tǒng)、必然存在多個具有特定個固有頻率、阻尼比和振型的模態(tài)。車削中心床身模態(tài)分析用于確定機床結構的模態(tài)頻率、阻尼比和振型，從而為機床動態(tài)特性的深入研究、分析機床動態(tài)薄弱環(huán)節(jié)及機床結構優(yōu)化設計提供科學的依據(jù)。