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      結構20#厚壁鋼管氣浮支承剛度

      作者:鋼板 來源:www.vipcnm.com 點擊數: 更新時間:2020年01月06 【字體:

       分別對結構拓撲優化的理論研究、優化方法、實際應用、拓展研究等方面的研究工作進行了介紹。并對拓撲優化中應用的主要數學求解方法進行了簡要介紹,結構20#厚壁鋼管氣浮支承剛度結構20#厚壁鋼管拓撲優化設計的理論與方法 從離散結構拓撲優化和連續體結構拓撲優化兩個方面.指出了適用范圍和優缺點。

       
      基于靜壓氣浮軸承支承和直線電機驅動技術的超精密氣浮定位工作平臺,一種新型的精密運動機構,克服了傳統上采用旋轉電機和滾珠絲杠驅動方式所造成的傳動環節多、響應滯后大以及存在非線性摩擦等缺點,實現了微納米級加工定位和快速傳輸,被廣泛應用于半導體光刻、鋁管精密測量和生物醫學等領域。但是,當超精密定位平臺的定位精度接近傳統加工的極限時,其動力學特性難以滿足高速運行時平臺的穩定性和快速性要求。因此,本文對靜壓氣浮軸承的支承剛度、空間位置和平臺構型對平臺動力學特性的影響以及相應的優化方法進行了深入系統的研究,研究成果已在100nm光刻機的研發中得以成功應用。針對氣浮支承剛度對定位平臺動力學特性的影響,運用結構動力學建模的基本理論和有限元建模方法,對計算模型進行了氣浮支承剛度波動的參數化修正,求解計算得到系統的固有頻率和廣義剛度與氣浮支承剛度之間的變化關系。20#厚壁鋼管采用最小二乘法,揭示了氣浮支承剛度波動與平臺固有頻率之間的關系。45#厚壁鋼管擴管基于氣浮支承剛度變化對平臺固有頻率靈敏度的分析,提出了氣浮支承剛度的優化方法。提出了部分網格的空間移動技術,并對靜壓氣浮軸承空間安裝位置進行了優化研究。當靜壓氣浮軸承安裝在不同位置時,平臺前5階固有頻率的比值的極限依次為:6.09615.47361.92461.62101.0917和1.2972,并且加速度響應的峰值具有明顯的變化,最大的加速度響應峰值比達到10倍左右。利用拓撲優化技術,開展了超20#厚壁鋼管精密氣浮定位平臺驅動臂部分的優化研究。進行動力學特性優化研究過程中,發現了現有驅動臂的設計不足,提出了驅動臂的設計優化方法,解決了超精密氣浮定位平臺驅動臂部分的設計問題。20#厚壁鋼管對超精密氣浮定位平臺進行了動力學特性優化的實驗研究。當靜壓氣浮軸承在確定位置和支承剛度達到70N/μm時,對試驗模態分析獲得的平臺固有頻率,與有限元計算仿真結果進行對比分析,最大相對誤差為3.24%,驗證了靜壓氣浮軸承支承剛度參數設置的正確性;調節靜壓氣浮軸承的供氣壓力,對超精密氣浮定位平臺的動力學特征隨靜壓氣浮軸承支承剛度變化的實驗研究,實驗數據與仿真計算的結果進行對比分析,兩者具有很好的一致性

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