(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210985070.1 (22)申请日 2022.08.17 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150000 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 郭兵　孟庆宇　吴贵成　向阳　 赵清亮　 (74)专利代理 机构 长春众邦菁华知识产权代理 有限公司 2 2214 专利代理师 王丹阳 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) B24B 41/04(2006.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 减振磨杆的设计优化方法以及减 振磨杆 (57)摘要 本发明涉及一种减振磨杆的设计优化方法 以及减振磨杆， 该方法通过对所构建减振磨杆的 三维结构 模型采用有限元分析软件进行分析， 根 据分析后的数据构建数学模型， 根据数学模型对 减振磨杆进行优化。 同时本发明还提供一种经优 化后的减振磨杆， 能够有效提高减振磨杆的动态 性能， 降低颤振现象所产生的振颤， 进而降低在 加工时表面的粗糙度， 提高加工表面的尺寸精 度。 并且本发 明所提供的减振磨杆的优化方法具 有较强的通用性， 可以适用优化任何结构的减振 磨杆。 权利要求书2页 说明书11页 附图7页 CN 115329491 A 2022.11.11 CN 115329491 A 1.一种减 振磨杆的设计优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 构建减振磨杆的三维结构模型， 所述三维结构模型至少包括减振磨杆的阻尼芯层、 碳纤维层、 金属外壳层； S2、 通过有限元分析软件对所述三维结构模型进行静态、 模态和谐响应仿真分析， 获得 不同外壳材 料减振磨杆的静刚度、 固有频率、 动刚度和最大应力的数据； S3、 使用静力学参数对所述三维结构模型进行优化， 获得所述三维结构模型的静刚度 和阻尼比， 建立关于静刚度和阻尼比的静力学模型； S4、 对所述三维结构模型的结构参数进行优化， 建立阻尼芯层半径的数学模型、 金属外 壳厚度的数 学模型， 并根据所述数 学模型对所述减 振磨杆进行优化； S5、 根据建立的数学模型， 并结合静刚度、 固有频率、 动刚度和最大应力， 获得经设计优 化后的减 振磨杆。 2.根据权利要求1所述的减 振磨杆的设计优化方法， 其特 征在于， 所述 步骤S2具体为： S201、 建立有限元模型、 定义模型 材料参数、 施加载荷和边界条件、 划分网格； S202、 通过有限元分析 软件对所述三维结构模型进行静态、 模态和谐响应仿真 分析； S203、 获得不同外壳材 料减振磨杆的静刚度、 固有频率、 动刚度和最大应力的数据。 3.根据权利要求1所述的减 振磨杆的设计优化方法， 其特 征在于， 所述 步骤S3中的 所述静力学模型 见公式(1) ‑公式(3)： ( ρ A)equiv＝ρ1A1+ρ2A2+ρ3A3 (2) 式中， ρequiv是减振磨杆截面等效密度， ρiAi是第i层材料密度和面积之积， F(y,t)是磨削 过程中外部施加在减振磨杆上的力， η是减振磨杆整体结构的 阻尼比系数， (EI)equiv是减振 磨杆的等效弯曲刚度， 等于阻尼芯、 碳纤维层和金属外壳层的弯曲刚度的和。 磨杆的静刚度k表示 为公式(3)： 式中， j是复合磨杆中的单 元数量， L是复合磨杆的长度。 4.根据权利要求2所述的减 振磨杆的设计优化方法， 其特 征在于， 所述 步骤S201中， 在施加载荷和约束过程中， 在所述减振磨杆左端面装夹部分施加固定约束， 在所述砂 轮尖端处选取任意 一点施加磨削力。 5.根据权利要求1所述的减振磨杆的设计优化方法， 其特征在于， 所述步骤S4中的基于 阻尼芯层半径和金属外壳层厚度的结构阻尼比系数 数学模型见公式(4)和公式(5)： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115329491 A 2式中， T1是阻尼芯层的半径， T2是碳纤维层的厚度， T3是外壳层的厚度， E1、 E2和E3分别是 阻尼芯层、 碳纤维层、 金属外壳层三层结构材 料的弹性模量。 6.一种减振磨杆， 包括金属外壳层， 其特征在于， 还包括依次设置于金属外 壳层内的粘 结剂层、 碳纤维层、 阻尼芯层， 所述减 振磨杆为悬臂梁结构。 7.根据权利要求6所述的减 振磨杆， 其特 征在于， 所述金属外壳层的材 料为铬。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115329491 A 3