大尺寸立方体开槽超声塑料焊接工具头的优化设计

谐振频率、频率间隔性、振幅均匀度是大尺寸超声塑料焊接工具头设计中的几个主要指标。基于工程实际,以工具头纵向长度、槽宽度及槽长度为设计变量,纵向谐振频率和频率间隔值为状态变量,振幅均匀度为目标函数,利用有限元软件ANSYS的参数化分析技术,对大尺寸立方体超声塑焊开槽工具头进行了优化设计。结果表明,该优化方法能很好地解决大尺寸超声塑焊工具头的设计问题,既提高了设计效率,也降低了设计成本。     

柱-壳式圆形超声塑料焊接模具的耦合振动及优化

提出一种由圆柱、圆壳、圆盘结构组成的大尺寸圆形超声塑料焊接模具,并对其进行了耦合振动分析,同时给出了基于有限元分析的设计优化方法。分析及优化结果表明：对径向尺寸大于一个波长的圆柱形模具,柱．壳式结构的超声塑料焊接模具能获得良好的振动特性,是一种有效的大尺寸圆形辐射面模具的新结构。     

具有开槽结构的大尺寸立方形超声塑料焊接焊头的设计

提出一种具有开槽结构的大尺寸立方形超声塑料焊接焊头的设计方法,并对其进行了实验验证.首先通过合理开槽将大尺寸立方形焊头划分为若干单元,然后将各焊头单元和立方形半波振子比较,利用等效机械阻抗的概念得出焊头单元的频率方程,其间考虑了耦合振动的影响.最后利用该方程研究了开槽数、槽宽度以及槽长度等因素对焊头振动特性的影响.按此方法设计加工了几组具有开槽结构的大尺寸立方形焊头,结果表明焊头谐振频率的实测值和理论值吻合得很好.     

塑料和聚合物的超声焊接

从塑料和聚合物的特性、塑料焊接方法分类、焊接的基本步骤、焊接特点方面介绍了塑料和聚合物的超声焊接。一般认为,超声焊接的研究内容主要是研究与超声有关的焊接声参数方面的问题。其实,在国外更多地是从材料方面研究焊件在焊接过程中物理性能的变化,对此做了较详尽的介绍。超声波在热塑性粘弹性介质中传播相对于金属介质来说有较大耗损,文中也介绍了测定粘弹性介质复杨氏模量的基本方法。     

塑料焊接超声振动系统的力负载对其电端阻抗的影响

本文用实验方法研究超声塑料焊接设备中超声振动系统（包括换能器、变幅杆和焊头）力负载变化对电端阻抗的影响。实验时采用不同的被焊材料及施加不同的静压力来改变振动系统的力负载阻抗。实验结果表明，在适当的工作条件下，超声振动系统电端阻抗随力负载阻抗的增加而减少，这一特性可用于超声时接设备中的输出功率自动调节。     

长条形超声塑料焊接焊头的简明设计

焊头是超声塑料焊接设备中一个很重要的部件,其设计的好坏直接关系到焊接质量。将长条形焊头通过合理开槽划分为若干相等的单元．每个单元可作为复合阶梯形变幅杆来处理,用传递矩阵法得出了焊头单元的频率方程,为长条形开槽焊头的设计提供了理论依据。实验表明,利用该方程设计的长条形焊头,其实测频率与设计频率符合很好。本设计方法物理意义明显,计算简单,非常适合工程设计。此外利用该方法可方便的求出开槽数、槽宽度以及槽长度等因素对焊头尺寸的影响,也为焊头的优化设计提供了一定的理论依据。     

塑料超声波焊接过程及质量研究 III焊接接头质量影响因素分析

从焊接工艺参数对焊件熔化状态及焊件熔化状态对接头质量的影响两个方面对塑料超声波焊接质量影响因素进行了研究 ,揭示了焊件熔化状态是影响接头质量的直接因素 .利用光学显微镜研究了接头的组织形貌 ,发现接头熔合区组织具有明显的取向 .对接头剪切和弯曲强度进行测试 ,发现接头力学性能具有各向异性 ,熔和区厚度和组织取向程度对接头有重要的影响 .     

超声塑料焊接工具横向振动及开槽的研究

本文利用耦合振动理论研究了大尺寸超声塑料焊接工具的三维振动，推出了决定工具谐振频率与其材料及尺寸之间关系的频率方程。还研究了工具的横向振动与开槽之间的关系，从理论上得出了决定工具开槽位置的数学表达式，在某种程度上解决了大尺寸工具的开槽问题。实验表明，大尺寸工具的设计频率与测量值基本符合，开槽大大地改善了工具辐射面上的位移分布的均匀程度。     

摩擦振动焊用于热塑塑料焊接

美国克拉克森大学使用摩擦振动焊接法焊接了聚乙烯和有机玻璃。研究人员正在研究这一在金属材料焊接方面颇具生命力的焊接技术。焊接热塑性塑料时，旋转焊枪头直径为1cm，转速200rpm，焊枪走速5cm／min。焊缝强度可超过普通金属焊缝的90％。     

行波型杆式超声电机定子的参数化有限元法优化设计

摘要：利用参数化有限元优化方法,对行波型杆式超声电机定子进行优化设计。首先,在确定电机定子初始结构的基础上,建立其参数化有限元模型。其次,对定子有限元模型进行模态分析,求解工作模态频率对各结构参数的灵敏度,选取灵敏度高的结构参数为设计变量,并以反映电机输出性能的重要参数作为目标函数。同时,设计了定子结构的优化方案,采用了零阶优化方法,对其结构进行优化设计。最后,根据优化结果,制作了定子样机。试验表明：定子工作模态和端面质点的振幅都满足了预期的设计要求,试验结果与优化设计结果相符。研究表明,利用该优化设计方法能有效地缩短超声电机设计周期。     

带工具头超声变幅杆节点定位偏差问题分析

节点位置是变幅杆设计的关键参数,该位置通常用来设置法兰盘,从而实现变幅杆与其他机构的有效连接。传统解析法通常将变幅杆轴线上位移为零的点作为节点,但在试验中发现,用解析法确定的节点位置往往存在较大的振动位移。在解析法的基础上对带工具头变幅杆进行设计,并借助于有限元软件对变幅杆进行分析研究,研究表明带工具头变幅杆的节点位置存在定位偏差,轮廓线与轴线上节点位置不重合,对频率为35kHz 的变幅杆而言,其轮廓线上节点向变幅杆小端偏移1.5mm。试验现象表明,相对轴线节点,在轮廓上的节点位置来设置法兰盘可降低系统能量耗散,提高系统稳定性。     

有限元简化模型应用于超声换能器模拟分析

依据有限元方法的基本物理思想,在某些不需要计算辐射声场的准确声学参数和波束特性的工程应用方面,对流体模型进行充分简化,提出了简化模型处理的有效方法,利用该方法对超声换能器进行模拟分析,并进行了样品的制作和测试,实测结果与模型简化分析处理的结果基本一致。可以证明,用该方法进行换能器的优化设计是可行和高效的。     

高速加工中心有限元计算模型与实验验证

采用ANSYS软件对加工中心振动模态进行有限元分析，在有限元模型中采用了用户自定义单元来模拟结合面的刚度，同时将文献[3]的结合面刚度计算方法推广应用于确定自定义单元的刚度值。重点分析了加工中心主轴支架系统的计算模型对机床模态计算的影响，并用实验对计算模型进行了验证。     

Discussion and calculation on welding residual longitudinal stress and plastic strain by finite element method

In recent years, some researchers have put forward the new viewpoint that the weld is merely formed during the cooling process, not concerned with the heating process. According to this view, it can be concluded that it is not the compressive but the tensile plastic strain that may remain in the weld. To analyze the formation mechanism of the longitudinal residual stress and plastic strain, finite element method (FEM) is employed in this paper to model the welding longitudinal residual stress and plastic strain. The calculation results show that both the residual compressive plastic strain and the tensile stress in the longitudinal direction can be found in the weld.     

微超声振动细胞切割系统中变幅杆的分析与设计

针对细胞微超声振动切割系统对超声变幅杆的要求,将等截面圆柱形阶梯变幅杆的一端替换成圆锥形变幅杆构成一种复合圆锥阶梯形变幅杆。由任意变截面杆纵向振动的波动方程出发,推导了复合圆锥阶梯形变幅杆的基本理论参量,设计了超声变幅杆的基本结构,给出其制造尺寸。并应用有限元法对变幅杆进行了模态分析,得到了共振频率和位移节点等重要参数。