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龙图腾网获悉天津大学申请的专利一种机床整机全域静刚度快速建模与优化方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120105786B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-28发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510107660.8，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种机床整机全域静刚度快速建模与优化方法是由牛文铁;吴晓玮;郭永豪;赵磊设计研发完成，并于2025-01-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种机床整机全域静刚度快速建模与优化方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种机床整机全域静刚度快速建模与优化方法，包括：将机床整机结构分为子结构与结合部两大类，采用局部刚性假设以及静态缩聚的方法建立子结构静刚度模型；结合部采用局部刚性假设，构建结合部的静刚度模型；建立机床整机半解析静刚度模型；基于优化算法与评价算法，在确定的结合部的静刚度模型下，计算得到机床在工作空间中静刚度的薄弱位置；基于灵敏度方法对机床结合部的静刚度参数进行评估，在某组位置参数下，获得各个结合部的静刚度参数对机床整机末端静刚度的影响程度；基于优化算法与评价算法，求得在取值范围内，某组位置参数下整机静刚度最好的结合部静刚度参数；提升工作空间中最薄弱位置处的静刚度。

本发明授权一种机床整机全域静刚度快速建模与优化方法在权利要求书中公布了：1.一种机床整机全域静刚度快速建模与优化方法，其特征在于，包括： S1.将机床整机结构分为子结构与结合部两大类，其中子结构为机床部件的表述形式，基于局部刚性假设以及静态缩聚的方法建立子结构静刚度模型；包括以下步骤： S101.以机床中的单个子结构为对象，确定需要保留的自由度； S102.以单个子结构为对象，在子结构中结合部所在位置的等效中心处设置一个6自由度的虚节点，并将6自由度的虚节点与子结构中结合部所在位置处有限元节点的6个自由度进行刚性约束； S103.用一个6自由度的虚节点完成对子结构中结合部上的所有有限元节点的表示；对应子结构中结合部上的任意有限元节点6自由度位移均由创建的虚节点6自由度位移进行表示： ； 式中，表示有限元节点的6自由度位移向量，表示虚节点的6自由度位移向量，表示虚节点与有限元节点之间的位移转换矩阵； 对于6自由度的虚节点的局部坐标系与第k个有限元节点的局部坐标系之间仅通过平移进行转换，且虚节点的旋转位移为θ时，近似用θ表示tanθ；虚节点与第k个结合部有限元节点之间的位移转换矩阵表示为： 式中，I为单位矩阵，O为零矩阵，为从对应结合部有限元节点指向虚节点的位置矢量的反对称矩阵； 从有限元节点指向虚节点的位移矢量的反对称矩阵表示为 ； 式中，表示从有限元节点指向虚节点的X方向位置矢量，表示从有限元节点指向虚节点的Y方向位置矢量，表示从有限元节点指向虚节点的Z方向位置矢量； S104.进行静态缩聚操作获得子结构的自由度缩聚静刚度矩阵； S105.将各行程范围内，机床的空间位置信息定义为位置参数，并将位置参数作为自变量以分析机床在不同位姿下的工作状态，将自由度缩聚刚度矩阵内所有元素作为输出，进行代理模型的构建，获得子结构的静刚度模型； S2.基于局部刚性假设，构建结合部的静刚度模型；包括; S201.基于步骤S1，将子结构中结合部所在位置设置为刚性面，将对应的单个结合部使用一组6自由度弹簧表示，6自由度弹簧的刚度参数通过计算或查询相关手册获得； S202.若子结构之间存在若干个结合部，且将某部分结合部看作是刚性连接时对结果无影响，则对这些结合部的刚度进行坐标系转换，再利用并联弹簧叠加原理得到这些结合部组合后的刚度矩阵，此时子结构中对应这些结合部位置处的面上整体表现为刚性； S3.根据前述子结构的静刚度模型和结合部的静刚度模型，建立机床整机半解析静刚度模型； S4.根据前述的整机半解析静刚度模型，获得在工作空间中机床整机静刚度分布情况，基于优化算法与评价算法，在确定的结合部的静刚度模型下，计算得到机床在工作空间中静刚度的薄弱位置； S5.基于灵敏度方法对机床结合部的静刚度参数进行评估，在某组位置参数下，获得各个结合部的静刚度参数对机床整机静刚度的影响程度； S6.基于优化算法与评价算法，求得在取值范围内，某组位置参数下整机静刚度最好的结合部静刚度参数；同时通过结合步骤S4，将工作空间中综合静刚度最差位置参数处的整机静刚度作为对应结合部静刚度参数的输出，嵌套使用优化算法与评价算法，得到的结合部静刚度参数即为能够提升工作空间中最薄弱位置处的静刚度，即提升机床整机在工作空间中静刚度的下限。

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