机架固有频率优化的结构设计

杨思慧¹，陈建魁^1,2，尹周平¹

1. 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室2. 东莞华中科技大学制造工程研究院

摘 要：面向自动化装备机架结构的优化需求,提出了一种基于固有频率优化的结构设计方法。根据外部激励的幅频曲线和机架最大振幅与刚度、质量之间的关系曲线图,获得了频率优化边界条件。通过模态分析得到各阶固有频率与振型,并根据灵敏度系数给定设计变量范围,基于固有频率约束与质量最轻目标给出了优化设计函数,进行了机架结构优化设计。最后利用ANSYS Workbench谐响应分析验证了优化后的模型较原模型极大程度地改善了机架的动力学性能。优化设计方案提高了机架固有频率,优化了其振动特性,满足生产实际要求;该固有频率优化方法具有一般性,可用于类似支撑结构的优化设计。

关键词：机架;结构优化;固有频率优化;振动;模态分析;谐响应分析;ANSYS Workbench;