随着科学技术的进步,机械制造业不断向着高精度、高速度、高自动化方向发展,对机床的静、动、热态性能提出越来越高的要求。由于玄武岩树脂混凝土(Basalt Fiber Polymer concrete,简称BFPC)具有高比强度、高比刚度、高阻尼、良好的热稳定性、成本低、环保性好等特性,是一种可作为机床基础件材料以提高机床静、动、热态性能和轻质性的很有发展潜力的新型复合材料。然而,BFPC机床基础件结合面的动态特性对其自身乃至整机动态性能有较大的影响。为此,研究BFPC机床基础件结合面的动态特性,对于准确预测其自身乃至整机动态性能,充分挖掘BFPC材料潜力,设计与制造出动态性能更为优异的机床基础件具有重要的理论和现实意义。本文依托国家自然科学基金——“玄武岩纤维树脂混凝土机床基础件设计理论与关键技术研究”(51375219),对BFPC材料机床基础件固定结合面动力学特性及应用进行研究。主要研究内容如下:根据BFPC机床基础件的结构类型分析BFPC机床基础件中结合面的类型,确定以其中的BFPC-BFPC固定结合面为主要研究对象;介绍了常见固定结合面研究方法与手段,运用神经网络理论,分析构建BFPC结合面动态性能参数与结合面表面粗糙度和预载荷之间关系的神经网络预测模型框架。综合运用理论分析和实验研究的方法,研究确定了20组不同结合面粗糙度与预载荷组合下BFPC固定结合面的法向和切向的刚度和阻尼,通过该数据对前叙建立的结合面动态性能参数神经网络预测模型框架进行学习训练,确定预测模型中的各项参数,最终获得测BFPC固定结合面的法向和切向的刚度和阻尼的定量化预测模型。综合运用虚拟材料法中的横观各项同性理论及有限元仿真分析方法,研究BFPC固定结合面的虚拟层表征参数随BFPC接触面参数的变化规律,利用MATLAB实现BFPC结合面等效虚拟层参数与粗糙度和预载荷之间的可视化计算。以BFPC龙门框架组件为实例,研究BFPC固定结合面的动态特性参数的具体应用:运用多目标优化设计理论及前叙建立的虚拟材料参数计算模型,优化确定出可使BFPC龙门框架组件动态特性最优的结合面粗糙度和预载荷的最佳组合。建立基于等效虚拟材料的考虑固定结合面动态特性的BFPC龙门框架组件动态特性的仿真分析模型,并进行其模态分析和谐响应分析,同时对考虑与不考虑结合面动态特性的原型龙门框架组件和不考虑定结合面动态特性的BFPC龙门框架组件动态特性进行仿真分析。将其结果进行对比分析,一方面考察BFPC固定结合面动态特性对机床基础件乃至整机动态性能的影响程度,另一方面更加精确的评定BFPC机床基础件在提高其乃至整机动态特性方面的可行性和有效性。该论文有图67幅,表21个,参考文献77篇。