复合材料层合壳在碳纤维主轴中的建模及仿真分析

简介

现有技术中的机床主轴质量比过大、惯性矩大,不适用于高速加工。而碳纤维主轴轻质高强,有利于减小芯轴的转动惯量,在确保主轴高速加工中快速响应的同时还可以很好地控制精度。以碳纤维主轴上的T300碳纤维环氧树脂复合材料层合壳为研究对象,首先应用拉格朗日方程建立线性动力学模型,通过瑞利-里茨法计算得到刚度矩阵和质量矩阵,求出模型的低阶固有频率值。再应用有限元软件ABAQUS,将数值模拟与理论计算所得到的固有频率进行对比,研究不同几何参数对固有频率和主振型等振动特性的影响。结果表明:不同几何参数对T300碳纤维环氧树脂复合材料层合壳固有频率和主振型均有较大影响,对实现机床主轴轻量化、保证刚度均有重要的指导意义。