ANSYS支持三種接觸方法：點(diǎn)2點(diǎn)接觸單元、點(diǎn)2面接觸單元以及面2面接觸單元。接觸單元法需要設(shè)定接觸剛度，接觸剛度由K=αPβ求得，其中K為接觸剛度，α、β分別為結(jié)合面特性參數(shù)，P為接觸面壓強(qiáng)。剛度阻尼彈簧法是在兩個(gè)子結(jié)構(gòu)之間用一系列彈簧和阻尼器組成彈簧單元并連接起來(lái)，這一系列彈簧單元就構(gòu)成了結(jié)合面的動(dòng)力學(xué)模型，模型的動(dòng)力學(xué)參數(shù)即為各彈簧單元的彈簧剛度和阻尼。這是一種比較成熟的結(jié)合面分析方法。通常，對(duì)考慮導(dǎo)軌參數(shù)的滑動(dòng)導(dǎo)軌機(jī)床進(jìn)行有限元分析時(shí)采用接觸單元法，而對(duì)采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的機(jī)床在進(jìn)行有限元分析時(shí)采用剛度阻尼彈簧法。

　　本文采用的是剛度阻尼彈簧法，直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)力學(xué)模型如所示。有限元分析模型包括床身、導(dǎo)軌、床鞍、小溜板部分，有限元模型如所示。其中模擬剛度、阻尼的單元選用COMBINE14彈簧單元。定義法向COMBINE14單元的實(shí)常數(shù)為：剛度為：298N/μm，阻尼為：1063Ns/m；定義切向COMBINE14單元的實(shí)常數(shù)為：剛度為：235N/μm，阻尼為：1084Ns/m.用ANSYS程序求解后，得到機(jī)床的固有頻率，一階為1311132Hz，二階為1881501Hz，三階為2011217Hz.

　　直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)力學(xué)模型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌有限元模型212諧響應(yīng)分析在諧響應(yīng)分析時(shí)，分兩次進(jìn)行。一次是X向激振的諧響應(yīng)分析，一次是Z向激振的諧響應(yīng)分析。在X向諧響應(yīng)分析時(shí)，選取分析頻率在690Hz附近，法向彈簧動(dòng)剛度為：2126E7N/m，阻尼為：1063Ns/m，激振點(diǎn)在小溜板中心，拾振點(diǎn)在導(dǎo)軌上貼近滑塊處；在Z向諧響應(yīng)分析時(shí)，選取分析頻率在530Hz附近，切向彈簧動(dòng)剛度為：71252E6N/m，阻尼為：1084Ns/m，激振點(diǎn)在小溜板左側(cè)中心，拾振點(diǎn)在導(dǎo)軌上貼近滑塊處。

　　用ANSYS程序求解后，得到諧響應(yīng)分析結(jié)果如所示。利用ANSYS對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌結(jié)合面特性進(jìn)行了有限元分析，分析過(guò)程考慮了滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)合面參數(shù)，與機(jī)床激振實(shí)驗(yàn)相對(duì)照，分析結(jié)果比較準(zhǔn)確。其中結(jié)合面的靜剛度可以通過(guò)靜剛度實(shí)驗(yàn)獲得，動(dòng)剛度和阻尼可以從模態(tài)實(shí)驗(yàn)中識(shí)別。這種基于有限元的機(jī)床導(dǎo)軌結(jié)合面參數(shù)的動(dòng)態(tài)特性分析方法可以使設(shè)計(jì)人員，諧響應(yīng)分析結(jié)果在設(shè)計(jì)階段便可獲知機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性，使預(yù)測(cè)整機(jī)特性成為可能。