Effect of structural joints on thermal deformation of machine tools

Note:This thesis is concerned with the behaviour of fixed joints in relation to their influence on the thermal deformation of machine tool structures, an aspect which has never been considered before. The recognition of the role of the contact pressure distribution led to the development and formulation of a theory on the nonlinearThermo elastic behaviour of the joint. This behaviour results in a time-dependent closed loop interaction at the joint, between the ithermal field and the deformation of contacting elements. It is shown that, as a consequence, the structure responds thermally as a second order system results. This finding is confirmed by available experimental A new approach is proposed to define the state of equilibrium of the deformed structure through a consecutive-iteration scheme with the introduction of "contact elements" representing the equivalent properties of the joint. Computer simulated case studies indicate a significant difference between the existing simplified approaches and the proposed one. The theory and the approach presented in this thesis for predicting the thermal deformation are formulated in a general form and hence they are applicable to any machine tool structure.Le but de la thèse est d'analyser l'influence du comportement des joints rigides sur la déformation thermique des structures des machines-outils, un aspect qui a été négligé jusqu'à présent. Suite à la reconnaissance du r8le joue par la répartition de la pression de contact, une théorie sur le comportement non-linéaire, thermo-elastique des joints fut formulae, selon la théorie, entre champ thermique et déformation des éléments en contact !'interaction en est une de temps-dépendance en boucle-fermée. On en conclu, donc, que la structure répond thermiquement comme un système du deuxième ordre. Les conclusions tirées de cette théorie sont confirmées par les résultats expérimentales existent. La thèse propose une nouvelle façon de calculer l'état d'équilibre de la structure déformée, utilisant un schème d'itération consécutive ou les propriétés équivalentes du joint sont représentées par des "éléments de contact". L'étude de quelques cas, simules sur ordinateur, permet de relever des différences significatives entre les méthodes d'analyse simplifiées et la méthode proposée. Cette théorie de prédiction de la déformation thermique, telle que présentée, est applicable à toute structure de machine-outil