Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
11
1
gregorian
2017
2
1
16
12
online
1
fulltext
fa
بهروزرسانی مدل دینامیکی ابزار بورینگ با بهرهگیری از الگوریتم بهینهسازی توده ذرات
Updating boring bar's dynamic model using particle swarm optimization
در این مقاله به فرآیند مدلسازی و شناسایی پارامترهای مجهول مدل دینامیکی ارائهشده برای یک ابزار بورینگ اشاره شده است. ابتدا برای تعیین منحنیهای پاسخ فرکانسی سیستم، از روش تحلیل مودال تجربی استفاده شده است. سپس با بهرهگیری از روشهای محاسباتی رایج در تحلیل مودال تئوری، پارامترهای دینامیکی سیستم (شامل فرکانسطبیعی، میرایی مودال و شکلمودها) استخراج شدهاند. در نهایت برای تخمین قابلقبول رفتار دینامیکی ابزار بورینگ در حوزههای زمان و فرکانس، یک مدل فیزیکی کارآمد ارائه شده است. مجموعه مونتاژی ابزار بورینگ بهصورت یک تئوری تیر اویلر-برنولی با تکیهگاه انعطافپذیر و جرم متمرکز در انتهای آزاد آن مدلسازی شده است. مشخصات تیر شامل مدول الاستیسیته و چگالی، در امتداد طول آن ثابت فرض شده است. انعطافپذیری تکیهگاه ابزار توسط دو فنر خطی و دورانی مدلسازی شده است. پارامترهای مجهول مدل دینامیکی با استفاده از الگوریتم بهینهسازی توده ذرات شناسایی شدهاند. این پارامترها شامل سفتی فنرهای خطی و دورانی در تکیهگاه ابزار و ضرایب بدونبُعد تصحیح قطر و جرم متمرکز هستند. این چهار پارامتر توزیع جرم و سفتی را در مدل فیزیکی ابزار بورینگ کنترل میکنند. در نهایت میزان انطباق پاسخ مدل فیزیکی با پاسخ ابزار بورینگ در حوزه فرکانس بررسی شده است. با انتخاب بهینه پارامترهای مجهول مدل فیزیکی، با دقت خوبی میتوان رفتار دینامیکی ابزار بورینگ را برای تمام نقاط واقع بر طول آن تخمین زد. لذا با اضافهکردن مدل دینامیکی عملگر غیرفعال/فعال به مدل دینامیکی ارائهشده، میتوان دالانهای پایداری را برای فرآیند بورینگ با ابزارمیراشده تخمین زد.
The present article deals with analytical modeling of boring bar dynamics as well as identification of unknown parameters for the dynamic model. Experimental modal analysis is utilized to measure the Frequency Response Functions (FRFs) of cutting tool. Using the analytical methods of modal analysis theory, dynamic parameters of boring bar (i.e. natural frequencies, damping ratios and modeshapes) are extracted from curve fitting of experimental FRFs. A new physical configuration is proposed, in order to accurately estimate the dynamic response of boring bar in time/frequency domains. In the proposed dynamic model, boring bar is modeled as an Euler-Bernoulli beam with flexible support and tip mass. The mechanical properties (i.e. modulus of elasticity and density) are considered to be constant along beam length. The flexibility of boring bar's clamping interface is modeled by linear translational/torsional spring elements. Particle Swarm Optimization (PSO) is utilized to identify the unknown parameters of dynamic model. The parameters include translational/rotational clamping stiffness and dimensionless correction factors for boring bar's diameter/tip mass. These parameters directly control the mass/stiffness distribution of proposed dynamic model. The FRFs obtained from updated model of boring bar are compared with experimental FRFs. It is shown that, by optimal selection of unknown parameters, boring bar FRFs can be accurately calculated at any point along its length. Hence, by incorporating the dynamic model of passive/active actuator into the proposed dynamic model, the stability lobes of dampened boring bars can be predicted.
دینامیک ماشین ابزار,تحلیل مودال,بهروزرسانی مدل دینامیکی,الگوریتم بهینهسازی توده ذرات,ابزار بورینگ
Machine Tool's Dynamics,Modal Analysis,Model Updating,Particle Swarm Optimization,Boring Bar
479
489
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-6848&slc_lang=fa&sid=15
Mohsen
Fallah
محسن
فلاح
100319475328460065579
100319475328460065579
No
PhD Student
Mechanical Engineering Department
Engineering Faculty
Ferdowsi University of Mashhad
دانشجوی دکتری مکانیک در دانشگاه فردوسی مشهد
Behnam
Moetakef-Imani
بهنام
معتکف ایمانی
100319475328460065578
100319475328460065578
Yes
Professor
Mechanical Engineering Department
Engineering Faculty
Ferdowsi University of Mashhad
استاد عضو هیات علمی گروه مکانیک /دانشگاه فردوسی مشهد