卢东辉，范元勋

(南京理工大学 机械工程学院，南京 210000)

复合材料磨床床身的动态特性分析与优化*

卢东辉，范元勋

(南京理工大学 机械工程学院，南京 210000)

为了检验复合材料磨床床身的动态特性是否符合要求。用ANSYS对树脂矿物复合材料床身与铸铁材料床身进行模态分析和谐响应分析，得到其前六阶固有频率、振型及谐响应结果。对比两种材料床身的分析结果发现，复合材料床身的动态特性更好。在模态分析的基础上对复合材料床身进行拓扑优化分析，针对其拓扑优化密度云图提出了强化方案，并将强化后结构的分析结果与原结构分析结果进行了对比。对比发现，优化后床身的第一阶固有频率相比原床身提高了5.6%。

床身；复合材料；模态分析；谐响应分析；拓扑优化

0 引言

传统的机床床身以铸铁为材料，铸铁加工相对方便且强度较高。然而它的阻尼特性、热稳定性较差，这使得铸铁材料的机床床身的动态特性和热稳定性都不太理想。随着用户对于机床性能的要求越来越高，科研人员正积极地研发适用于机床床身制造的新材料。

国内外的研究人员尝试了多种新型机床床身材料，例如钢纤维混凝土、树脂矿物复合材料[1-6]、花岗岩等。其中树脂矿物复合材料以其阻尼比[7]高、热稳定性好、制造成本低等优点获得了广泛的应用。在2008年的芝加哥国际机床展会上，出现了一系列树脂矿物复合材料的机床床身。近几年，国内对于该种材料床身的研究也正在兴起。……