随着科学技术的发展,现代大型机床越来越趋于高速高效化,而其主结构系统的静动态品质往往是影响产品性能的关键因素,这就要求对其建立准确的有限元模型。本文以北京第一机床厂的某三段梁为研究对象,就如何实现数控机床分段式主结构快速建立有限元模型及优化设计等问题进行了相应的研究。提出了一种测试单位面积结合面基础特征参数的方法,此方法以相对位移为基础,将模型简化为单自由度系统,消除了基础振动位移的影响,识别精度高。通过实验手段给出了几种工程实际条件下的单位面积结合面的特征参数。并提出一种利用实验识别参数应用ANSYS自定义单元处理结合面的方法。采用了一种新的激振实验方案——分时快速稳态正弦扫频激振频响函数测量系统及方法。该法采用稳态正弦激振,激振功率大能量集中,高阶模态容易被激出来;激励响应选用稳态数据,具有较高信噪比(高于75dB);具有较高频率分辨率(由数据采集卡精度决定),且整周期采样,测量结果精度高,可靠;采用对数扫频可大大缩短测振时间。并且将此法与有限元计算结合起来用于三段梁动态特性的测试介绍了一种基于单元格能量的分析方法,这种方法基于灵敏度方法,它提出了薄弱机构的能量标准.这种方法的计算效率优于直接的灵敏度方法,而且它能保持整个结构的约束条件不改变,并且用此法对三段梁进行了薄弱环节的快速识别及简单优化。