为探索提高机床基础件静动态性能和轻量化新途径,选取桥式龙门加工中心的移动横梁为研究原型.在满足刚度要求和轻量化条件下,初步设计了玄武岩纤维树脂混凝土（BFPC）填充结构横梁.以填充结构横梁外壳厚度为设计变量,通过响应面法分析变量对所设计横梁的质量、最大静应力等的影响,将原型横梁的最大应力和最大应变作为约束条件,填充结构横梁的前两阶固有频率最大、响应幅值最小及质量最轻为多目标函数对其进行优化设计.通过仿真分析方法对优化前后的填充结构横梁和原型横梁的静动态性能及质量进行对比分析.研究结果表明:BFPC填充结构横梁静动态性能得到明显改善的同时,其质量减轻7.11%.综合利用模型实验和有限元仿真方法对BFPC填充结构横梁自由模态进行对比分析,进一步证明了其在提高机床基础件以及整机静动态性能方面的有效性.

国家自然科学基金（51375219）；

0 引言
1 原型横梁选取及性能分析
1.1 原型横梁选取
1.2 原型横梁的静、动态性能分析
2 BFPC填充结构横梁初步设计
2.1 抗弯刚度对BFPC填充结构横梁壁厚要求
2.2 抗扭刚度对BFPC填充结构横梁壁厚要求
2.3 轻质性对BFPC填充结构横梁壁厚要求
2.4 初步确定BFPC填充结构横梁设计变量尺寸
3 BFPC填充结构横梁优化设计及性能分析
3.1 设计变量响应曲面分析
3.2 BFPC填充结构横梁多目标优化
3.3 BFPC填充结构横梁性能分析
4 BFPC填充结构横梁实验研究及仿真
4.1 实验研究
4.2 仿真分析
4.3 实验结果与仿真结果对比分析
5 结论

于英华,曹茂林,徐平,高级.玄武岩纤维树脂混凝土填充结构机床横梁优化及性能分析[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2021,40(01):22-31.