试验和有限元计算结果差别分析

模态试验和有限元计算结果差别分析
通过模态试验和之前有限元分析结果对比，发现试验和仿真得到的模态结果有所差异，这主要与以下一些因素有关：
材料参数
在仿真计算中材料弹性模量和泊松比一般为查手册得到的材料参数，有时材料参数为一个区间，在这些材料参数选择中与实际机床结构材料参数特性有差异。

边界条件约束不同（主要原因）
在通过有限元进行结构模态分析时，对于床身部件一般采用地脚螺栓面的固定约束，而在实际模态测试中，床身底部是通过垫铁支撑，对于床身实际位移约束能力比地脚螺栓固定小很多，因此在仿真分析中不会出现床身整体的侧向摆动，而在试验测试中就可能会出现这种情况。

另外，在圆柱齿轮磨齿机仿真分析中仅对床身模型进行分析，而实际模态测试中床身上部已经安装了立柱，工作台等部件，边界条件与仿真有所差异。

立柱部件在仿真中一般通过底部丝杠螺母约束前后运动，直线导轨约束另外两个方向运动。

在实际模态测试中圆柱齿轮磨齿机立柱未开启静压，实际处于仅有底部支撑的约束状态，拉刀磨床立柱初步安装在后床身上，同样未完全约束，与仿真中设置的边界条件都有所差异。

另外，圆柱齿轮磨齿机的立柱部件已经安装前部滑座和磨具等部件，这与仿真中仅分析立柱机构本身的情况有所不同。

仿真结合面处理和实际情况不同
在仿真计算中由于缺少结合面刚度和阻尼参数数据，在结合面处理中滑动连接（如直线导轨）采用不分离无摩擦模拟，固定连接（如螺栓连接）采用粘接处理。

这些处理方式与机床结构实际结合面状态不同，对结构模态分析结果造成影响。

可以通过进一步的试验技术，对运动结合面（直线导轨，静压导轨等）和固
定结合面（螺栓连接）进行模态参数识别，得到其刚度和阻尼参数，进而完善有限元计算模型，提高仿真计算精度。

部件实际质量差别
对于修整器等部件进行仿真分析时，由于缺少电机，轴承等标准件和外购件模型，只保留主体结构件进行模态仿真。

在实际模态测试中，修整器部件中已经安装电机等零部件，相当于质量增加，结构改变，所以会与仿真结果有所差异。

模态测试点数量和布置方案
模态试验测试是通过布置传感器测试点的点框模型对机床结构振动特性进行测试，出于测试效率考虑，所布置的测量点主要表达整体结构框架和关键部位模态，远远少于有限元分析中的节点数量。

因此，如果测量点数量不足就会导致模态的遗漏。

试验中环境振动
在模态测试中，生产现场的环境振动对测试中的振动信号会造成一定程度的干扰，影响实际模态测试准确度。