叶绪康，李郝林

(上海理工大学 机械工程学院，上海 200093)



基于灵敏度分析的主轴热特性有限元模型修正

叶绪康，李郝林

(上海理工大学 机械工程学院，上海 200093)

提出了一种基于灵敏度分析的模型修正方法。以某机床厂高精度磨床主轴系统为研究对象，通过有限元法仿真主轴系统温度场，结合试验测得几个关键测量点的实测温度，推导出修正边界条件的灵敏度矩阵，并反求出待修正参数的优化值，修正该主轴系统的热特性有限元模型。试验结果表明，基于灵敏度分析的模型修正方法经过4次迭代就能收敛到最优值，且经修正后的模型参数能使仿真的温度场最大误差从11.99%减小到2.88%。

灵敏度分析；有限元模型修正；热特性

机床主轴系统热变形误差是影响精密机床加工精度的主要原因之一[1-3]。近年来，国内外诸多学者提出了机床主轴系统热特性研究的有限元分析法，其关键所在是建立精确的有限元热分析模型[4-5]。

由于初始建模的多种简化假设以及边界条件模拟的不精确等因素的影响，导致了有限元模型计算得到的结果与实验测试结果之间存在较大误差[6]。需要评估证明其可信度，由此有限元模型修正技术便应运而生[7]。近年来，将有限元模型修正问题转化为参数优化问题进行求解是模型修正领域的发展趋势。其中，基于灵敏度分析的模型修正方法具有物理意义明确、计算过程直观等特点，是模型修正方法中最具应用前景的方法之一[8-10]。……