纵－扭复合振动夹心式压电超声换能器的研究

本文从纵振动和扭转振动的波动方程出发，结合复合振动换能器各组成部分在一维条件下，纵振动和扭转振动的等效网络，以一维声传输线理论为基础，推导出了复合振动换能器所满足的纵振动和扭转振动共振频率方程，通过合理地选择变截直的弯延指数β，从而设计出了同一长度下，纵振动的基波和扭转动的二次谐波可以共振的纵－扭复合振动换能器，并对影响弯延指数β的因素进行了初步的探讨。     

纵－扭复合振动夹心式压电超声换能器的研究

本文从纵振动和扭转振动的波动方程出发，结合复合振动换能器各组成部分在一维条件下，纵振动和扭转振动的等效网络，以一维声传输线理论为基础，推导出了复合振动换能器所满足的纵振动和扭转振动共振频率方程，通过合理地选择变截面杆的弯延指数β，从而设计出了同一长度下，纵振动的基波和扭转振动的二次谐波可以共振的纵－扭复合振动换能器，并对影响弯延指数β的因素进行了初步的探讨。实验结果表明，理论计算与实验结果基本符合。     

钻杆纵-扭耦合振动的试验研究

提出了一种新型的钻杆纵-扭耦合振动模拟测试系统。基于该系统设计了单因素试验,研究了驱动转速、进给速度、钻头直径、岩样强度和钻杆刚度对钻杆振动的影响规律,并通过正交试验探究了以上各因素对钻杆振动的影响程度。单因素试验结果表明,随着转速的增加,纵向振动幅值先减小后增大,但扭转振动幅值逐渐减小;随着进给速度的增大,纵向振动幅值逐渐减小,但扭转振动的幅值逐渐增大;转速增加导致扭矩和钻压下降,而进给速度增加导致扭矩和钻压上升;采用小直径钻头,低强度岩样,低刚度钻杆均有助于减小钻杆纵向振动幅值,但均导致扭转振动幅值增加。正交试验结果表明,转速对纵向振动的影响程度最大,进给速度对扭转振动的影响程度最大。试验结果与已有钻杆纵-扭耦合振动两自由度模型的数值仿真结果基本吻合。     

径向-扭转振动复合型超声波电机的理论与实验研究

纵扭复合型超声波电机比其他超声波电机更具低速大力矩的特点,可以直接驱动负载,适合航空航天领域的应用.不过由于纵、扭振动在定子中的传播速度不一样,其纵、扭两相谐振频率的调谐一直是个难题.提出一种新型的中空结构的径向-扭转振动复合型超声波电机,采用一对纵振压电陶瓷和一对扭振压电陶瓷的组合方式,利用了径向一阶振动模态和扭振一阶振动模态,并通过电机定子的中空结构和尺寸的调整,使径向和扭转两相基频一致.首先从理论上分析了此方案的可行性,即提出了两相调谐的方法,并对以前的模型加以改进,然后根据理论分析制作了Φ60 mm的样机,经过试验,发现其性能满足设计要求,样机的最高转速为40 r/min,堵转力矩为3.2 N·m.研制的超声波电机较其他电机具有轴向尺寸小和重量轻等特点,可以减小质量40%.     

功率超声振动系统研究进展

本文对国内外近几年来在功率超声振动系统方面的研究进展情况作简要介绍，内容包括大功率纵振系统，弯曲振动和扭转振动系统，复合振动系统，大尺寸振动系统，在空气中产生功率超声的振动系统以及某些特殊用途的超声振坳系统等６个部分。     

船舶推进轴系的扭转-纵向冲击响应

以某柴油机推进轴系为例,建立了扭转-纵向冲击有限元模型,加入柴油机曲轴和螺旋桨附水引起的扭纵耦合效应,研究了扭纵耦合轴系的自由振动和扭转-纵向冲击响应,并与无耦合轴系结果进行对比,分析了扭纵耦合效应对推进轴系自由振动和冲击响应的影响。结果表明,扭纵耦合效应对推进轴系的固有频率影响不大,但它明显地影响了冲击响应,扭纵耦合下,单一类型(扭转或纵向)冲击会同时激发纵向和扭转振动,并且引起较大的位移和扭矩波动,威胁轴系运行安全。因此船舶推进轴系的扭转-纵向冲击在设计阶段应予以足够的重视。     

基于梳状扇形孔周期性结构的纵-扭复合模态超声振动系统

纵-扭超声振动系统可以提高加工效率与精度、增加表面强度,因而日益受到青睐,但是现有的纵-扭振动系统存在扭转分量较小,转化效率低等问题,基于此,论文对基于周期性结构的复合模态超声振动系统进行了研究,通过有限元仿真对复合模态周期性结构换能器的振动模态、谐振频率等特性进行分析验证。研究结果表明,两维梳状扇形孔周期和斜槽结构,可以增大纵、扭振振幅,位移旋度和剪切应力以及法向应力等,从而提高纵-扭转化能力。     

纵—扭复合振动模式超声变幅杆研究

本文对窄端带有均匀截面直棒的指数型纵-扭复合振动模式超声变幅杆进行了理论及实验研究,推出了该复合模式变幅杆纵向振动及扭转振动的共振频率方程。为了克服同一变幅杆纵向与扭转振动很难实现同频共振的问题,提出了一种通过改变指数型变幅杆的截面变化规律而实现改变纵向及扭转振动传播速度的方法。通过合理选择指数变幅杆的截面半径减缩系数(即参数β),实现了纵-扭复合变幅杆纵向振动与扭转振动的同频共振。实测结果表明,共振频率的理论值与测试值基本一致,变幅杆纵向及扭转振动共振频率的测试值也比较符合。该变幅杆具有比较高的位移放大系数。可望应用于超声加工、超声疲劳实验及超声焊接等功率超声技术中。     

钻柱扭转和纵向振动的等效网络分析

忽略阻尼对钻柱振动的影响,在一维钻杆扭转振动和纵向振动方程的基础上,推导出单根钻杆和多根相同钻杆扭转振动和纵向振动的等效网络.利用等效网络级联理论,结合钻柱系统边界条件,给出了钻柱扭转振动和纵向振动的等效网络和机械等效阻抗表达式,阐述了根据机械等效阻抗确定钻柱扭转振动和纵向振动机械共振频率的原理和方法.由等效网络分析法...     

关于举办首期“现代船舶动力装置发展中的扭转振动问题研修班”的通知

《振动与冲击》杂志社将于2011年5月在上海举办首期现代船舶动力装置发展中的扭转振动问题研修班。本期研修班旨在研讨我国目前船舶动力装置发展中的扭转振动问题,阐述当前各种动力装置轴系各个部件、设备,在扭转振动计算设计、试验研究、生产制造、测量检验以及轴系对中和横振、纵振中所存在的种种问题。本期     

地下洞室群爆破地震波传播的现场试验研究

溪洛渡水电站右岸平行开挖3条大断面近距离的导流洞,形成了多个工作面平行和交叉作业,致使爆破开挖干扰大,安全问题突出.通过对复杂地下导流洞群爆破振动现场试验,研究了导流洞群爆破地震波在开挖主洞和邻近导流洞的传播规律.研究结果显示,在爆破作业条件相同的情况下,在其中一条导流洞进行爆破开挖时,其洞内爆破质点振动速度传播规律与相邻导流洞的振动速度传播规律存在较大差别,相邻导流洞内的爆破质点振动速度传播具有放大效应,且随爆破开挖方式、临空面和周围夹制作用的不同,其衰减规律和放大效应也有差异.在相同条件下,临空面少、围岩夹制作用大的部位进行爆破在近区产生的质点振动速度比临空面多、夹制作用小的部位产生的质点振动速度大,衰减也较快.这为复杂地下洞室群爆破施工的围岩稳定性和施工、支护的设计和安全性提供指导.     

纵-扭复合超声振动加工系统设计及频率简并研究

纵-扭复合超声振动加工技术在硬脆性材料的加工中受到越来越多的重视,针对该种需求,设计了一种纵-扭复合超声振动加工系统,基于有限元方法对该类系统普遍存在的频率简并问题进行了研究。利用数值解析方法设计出超声换能器和超声变幅杆,之后在变幅杆上做出螺旋槽,一部分纵向振动转换为扭转振动;以目标频率附近的纵、扭谐振频率尽量接近为原则,利用有限元软件分析系统的结构参数对纵、扭谐振频率的影响规律,实现频率简并;在此基础上对系统进行模态分析和瞬态动力学分析,结果表明系统可以实现纵-扭复合超声振动,验证了此种频率简并方法的有效性和实用性。     

B7 纵-扭复合振动夹心式压电超声换能器的研究

Ｂ６扭转振动夹心式压电超声换能器的研究阎向宏，张福成（石油大学数理系山东东营·２５７０６２）夹心式压电超声换能器，以其较小的体积和重量而获得较大的声能密度和高的机械强度，在功率超声中的应用极为广泛。以前，人们的注意力主要集中于对压电纵振动超声换能器的...     

Y旋转ST-石英基片上的准纵漏表面声波

文章主要研究了Y旋转ST-石英基片上准纵漏表面声波（快速声表面波）的传播特性。它的相速度是常规瑞利波的两倍,在某些传播方向可高达7000m／s;在理论与实验上寻找了束偏向和延时温度系数均较小的切割传播方向,例如,沿欧拉角（0°,155．25°,42°）方向的准纵漏表面声波的相速度为6153m／s,延时温度系数为11ppm／℃,其声波能流方向基本上与波的传播矢量方向相一致。实验证明放置于基片表面的液体对准纵漏表面声波的吸收不大,说明声波的质点振动与传播方向一致（沿表面方向）,具有纵波的性质。     

柔性联轴器非线性阻尼对扭转减振的影响

柔性联轴器在旋转机械系统中，不但起传递转矩的作用，而且还有减小扭转冲击的作用。柔性联轴器的阻尼特性直接影响着旋转系统的固有特性和扭转减振的效果。以具有非线性阻尼的柔性联轴器联结的两转子系统为研究对象，通过对其在冲击力矩作用下，旋转系统非线性运动方程的建立、求解，得到了转子扭转振动响应的解析解。经过对转子角位移随非线性阻尼变化规律的仿真计算，结果表明，在相同初始条件下，扭转振动的角位移随正非线性阻尼的增大而减小，随负非线性阻尼的增大而增大，说明正非线性阻尼有利于扭转角位移的减小。     

工具杆几何尺寸对超声扭转振动系统的影响

1引言 随着功率超声技术的不断发展,超声加工技术应用范围也越来越广,如超声振动切削、超声钻孔、超声焊接、超声研磨和抛光以及超声金属塑性材料加工等,日益受到人们的重视.在这些超声加工应用技术中,除了利用纵向超声振动系统外,扭转振动以及纵-扭复合振动系统也具有很大的发展潜力.超声加工过程中通常是通过在换能器的变幅杆端加载工具杆来对材料进行处理的,因此,必须考虑工具杆对振动系统的影响.为此,一些文献[1～5]对此进行了研究,但基本上只涉及了纵向振动系统.对于扭转超声加工振动系统中工具杆对系统振动特性的影响研究甚少,几乎未见此方面的报道.本文主要利用四端网络理论和机电类比方法对扭转超声加工振动系统的共振频率随工具杆的截面积与长度的变化规律进行了有益探讨,结果表明,理论和实验比较地一致,为超声扭转加工振动系统的设计提供了参考依据.     

爆破振动在混凝土与软土结构中传播差异性研究

研究内容是爆破振动在不同介质中的传播差异性。从理论角度对比研究了爆破振动在混凝土和软土中传播的主要特点及造成二者差异性的主要原因;指出混凝土介质中爆破振动速度主要分布在平面法线方向,软土介质中爆破振动速度主要分布在其平面上;并结合工程监测实践对分析结果作了进一步分析验证。本文结论对监测不同介质中的振动速度具有一定指导意义。     

一维杆状结构声子晶体扭转振动带隙研究

从椭圆杆的扭转振动方程出发，利用平面波展开法，给出了无限周期结构的一维声子晶体杆的扭转振动能带结构。发现一维声子晶体具有扭转振动带隙，并且分析了椭圆形状对带隙频率的影响。利用有限元方法计算了有限周期结构的椭圆杆的扭转振动频率响应，在带隙频率范围内频率响应具有明显的衰减。扭转振动是噪声及振动控制领域研究的主要对象之一，周期结构杆中存在扭转振动带隙为减振理论与应用提供了一种新的思路。     

爆破振动在混凝土与软土结构中传播差异性研究

研究内容是爆破振动在不同介质中的传播差异性。从理论角度对比研究了爆破振动在混凝土和软土中传播的主要特点及造成二者差异性的主要原因;指出混凝土介质中爆破振动速度主要分布在平面法线方向,软土介质中爆破振动速度主要分布在其平面上;并结合工程监测实践对分析结果作了进一步分析验证。本文结论对监测不同介质中的振动速度具有一定指导意义。     

二阶连续系统的离散模型频率和振型的定性性质

本文论述了振动中的二阶连续系统(诸如非均匀杆的纵振动、非均匀轴的扭转振动、非均匀弦的横振动)的离散模型固有频率和振型的如下定性性质:频率的分离性;位移振型和内力振型的节点分布规律;位移振型的充分必要条件等。