带过渡段阶梯形变幅杆的有限元分析

对几组不同变幅比带不同过渡段的阶梯形变幅杆进行了有限元分析,获得了阶梯形变幅杆特性随过渡段形状和尺寸变化的一些规律。利用有限元软件ANSYS算出了每个变幅杆的纵振动模式谐振频率。并用其后处理功能得出了粗细端面的相对位移,由此计算振幅放大系数,得到的结果与已有的关于阶梯形变幅杆的理论以及实验结果符合得较好,计算出的谐振频率与实际测量值也较好地相符。文中还利用该软件计算了变幅杆粗细端分界面上的应力及其分布,数据表明过渡段可以显著改善粗细分界面上的应力集中。最后对导波理论和有限元分析方法的结果做了初步比较,两者亦符合较好。     

两级阶梯形变幅杆设计及优化

基于ANSYS workbench多目标驱动优化模块对两级阶梯形变幅杆进行优化设计。基于解析法设计两级阶梯形变幅杆,建立参数化变幅杆模型;在静力学分析基础上对变幅杆进行模态、谐响应分析。通过52个设计点仿真分析获得谐振频率、放大系数、最大应力与变幅杆结构尺寸关系,并优化变幅杆尺寸。研究表明,变幅杆谐振频率小于理论设计频率,振幅放大系数小于理论值,超声能量损耗较大。优化所得变幅杆的谐振频率接近理论设计频率,提高放大系数。为大功率、大振幅的超声变幅杆优化设计提供新的设计、优化思路。     

阶梯形变幅杆的频率特性分析

计算了圆柱截面阶梯形变幅杆的一阶到六阶纵振动模式的谐振频率,较系统地分析研究了带与不带过渡段的阶梯杆之谐振频率随其粗细段长度比和直径比的变化规律,得到了一些新结果。用两种方法计算谐振频率:一种是求解一维近似解析频率方程,计算程序用MATLAB编制。另一种是用有限元仿真数值计算,利用ANSYS软件,且适合对于任意材料和几何参数的圆截面阶梯杆的任意阶谐振频率的计算。有限元计算与一维近似理论计算得到的频率的变化趋势基本一致。所给频率变化趋势对于变幅杆的设计和加工都能提供参考。在相当大的阶梯杆几何参数空间内,一阶谐振频率随变幅杆粗段与过渡段长度而相应减小。对于实测频率比所期望值高的变幅杆进行频率调整时可以利用上述性质。     

考虑负载影响的阶梯形超声变幅杆动力特性

考虑与加工工件表面高频重复撞击对结构动力特性的影响,基于瞬态波传播理论,研究周期激励下阶梯形超声变幅杆重复撞击加工工件的瞬态动力响应,及负载对变幅杆放大特性的影响。首先,建立阶梯形变幅杆力学模型,采用瞬态波响应法分别对接触过程和分离过程动力控制方程进行求解,得到适用于任意级数的阶梯形变幅杆的特征项传递函数,和重复撞击系统的瞬态响应理论解。以工程中常用的三级阶梯形变幅杆为算例,分析了不同外载频率下变幅杆重复撞击动力特性和负载工件对变幅杆聚能效果的影响,得出考虑加工件撞击产生的瞬态响应下的变幅杆放大系数,小于自由振动空载的设计值。可为精细超声加工变幅杆的设计提供更为精确的理论依据     

超声弯曲振动变幅杆的特性

根据文献 [1]提出的弯曲振动变幅杆的分析方法 ,通过大量数值计算 ,对圆截面指数形、锥形和悬链线形变幅杆弯曲振动的特性进行了研究。研究结果表明 ,变幅杆弯曲振动的频率随其长度增加而降低 ,随其直径增大而升高 ;进一步研究表明 ,尽管变幅杆谐振频率与其直径大小有关 ,但只要变幅杆两端直径比值一定 ,则其谐振频率与尺寸参数间存在一定关系 ,本文用谐振曲线描述了这一关系 ,谐振曲线对变幅杆设计以及复合振动的研究是一个非常重要的工具。最后对几种变幅杆的放大能力进行了比较 ,按从大到小的顺序依次是 :悬链线形、指数形和锥形     

超声珩齿圆锥形变幅器动力学特性研究

为了研究非谐振单元超声珩齿变幅器动力学特性,根据变幅杆及中厚圆环板的力耦合条件,基于Mindlin理论推导了圆锥形变幅杆和中厚圆环板组成的变幅器的频率方程和位移振幅方程。利用MATLAB软件求出了变幅器设计参数和位移振幅的数值解,用有限元法对该变幅器进行动力学分析,发现谐振频率和位移振幅与数值解非常接近。在此基础上,对变幅器进行了动力学实验, 测得的动力学参数与理论设计结果一致。     

基于性能可调阶梯型变幅杆的超声波振子调谐研究

为减小超声波振子外接负载时其谐振频率漂移的幅度,使用机电等效电路法和COMSOL Multiphysics 5.3有限元仿真软件设计制造了一种基于性能可调阶梯型变幅杆的超声波振子。对该超声波振子的谐振频率进行有限元仿真和现场测试。以超声清洗机为例,搭建与其原理相似的试验装置,以不同液面高度的水作为变幅杆的外接负载,探究在不同外接负载情况下,调节连接在变幅杆处压电晶堆的调谐电感对解决超声波振子谐振频率漂移问题的有效性。试验结果表明：随着水杯中液面高度的增加,超声波振子的谐振频率整体呈上升趋势;通过在变幅杆的压电晶堆处外接调谐电感,超声波振子的谐振频率会得到一定的补偿,可重新回归到原始设定的谐振频率值附近。研究表明在使用超声波振子进行超声辅助加工时,该超声波振子对减小外接负载引起的谐振频率漂移幅度具有一定作用。研究结果可为超声波振子的调谐提供新思路和新方法。     

A2弯曲振动变幅杆的设计

按照一般的变幅杆设计理论，超声弯曲振动变幅杆的设计将会非常复杂，为满足工程上的需要，我们在本文中给出一种简单的近似有效的弯曲振动变幅杆的设计方法，并以纯弯曲理论来分析其放大倍数，在考虑了转动惯性及剪切形变的影响后，还阐述了更精确的设计理论，通过实验发现实测的变幅杆谐振频率很接近于理论设计值     

玻璃振动模压中变幅杆高温模态分析及实验研究

为研究应用于光学元件的超声振动模压中变幅杆的高温振动特性,基于纵振波动方程设计所需频率的超声变幅杆,利用Creo软件建立其参数化模型。考虑变幅杆高温下的材料特性变化,结合实验所得数据对高温下的变幅杆进行模态分析,得到其在高温下的谐振频率。分析研究表明,变幅杆谐振频率随着温度的升高而降低。为提升变幅杆高温的下频率稳定性,通过有限元软件对其进行了结构优化设计。按照优化后的尺寸加工出变幅杆,通过实验检测其谐振频率,结果表明,在高温下优化后变幅杆的谐振频率仍稳定在设定频率附近。     

A2 弯曲振动变幅杆的设计

按照一般的变幅杆设计理论，超声弯曲振动变幅杆的设计将会非常复杂，为满足工程上的需要，我们在本文中给出一种简单的近似有效的弯曲振动变幅杆的设计方法，并以弯曲理论来分析其放大倍数，在考虑了转动及剪切形变的影响后，还阐述了更精确的设计理论，通过实验发现实测的变幅杆谐振频率很接近于理论设计值。     

双稳系统的振动共振及特性分析

基于非线性双稳系统受高、低两种不同频率作用的双时间尺度特性和谐波平衡法，解析地分析了双稳系统对低频信号响应的幅值与高频信号参数、系统参数之间的关系，表明系统响应的幅值随高频信号或系统参数的变化并非单调，而是存在着称之为振动共振的极大值。基于这些参数与共振曲线的关系，提出了共振状态下的频率特性。理论近似解析分析的结论与数值仿真计算的结果基本一致。     

Electron spin resonance studies of some cuprate(II)systems

The electron spin resonance (ESR) of a number of ternary oxides of copper (II) has been studied at both 77 K and 300 K. Materials investigated include those which might be considered 1-dimensional analogues of La₂CuO₄, namely A₂CuO₃ (A=Ca,Sr, Ba) plus the related material SrCuO₂. The two oxygen rich derivatives of Ba₂CuO₃ have also been studied in view of their different oxygen environments around copper. Also other alkaline earth cuprates such as the recently described Sr₁₄Cu₂₄O_41-x and Bi₂Cu₂O₅, both pure and doped with Sr²⁺ are included. Compounds containing extended Cu-O chains are found to be essentially ESR silent both at room temperature and 77 K, regardless of whether the chains are one-dimensional or form two-dimensional sheets as in Ca(Sr)CuO₂. In Sr₁₄Cu₂₄O_41−x , which contains both Cu-O chains and chains of edge-shared CuO₄ square-planar units there is an asymmetric signal which sharpens on cooling.     

Feshbach Shape Resonance in Multiband Superconductivity in Heterostructures

We report experimental data showing the Feshbach shape resonance in the electron doped MgB₂ where the chemical potential is tuned by Al, Sc, and C substitutions. The scaling of the critical temperature T _c as a function of the Lifshitz parameter z = E _Γ−E _F, where E _F is the chemical potential and E _Γ is the energy of the Γ critical point where the σ Fermi surface changes from the 3D to a 2D topology, is reported. The resonant amplification of T _c(z) driven by the interband pairing is assigned to a Feshbach shape resonance characterized by quantum superposition of pairs in states corresponding to different spatial location and different parity. It is centered at z = 0 where the chemical potential is tuned to a Van Hove-Lifshits feature for the change of Fermi surface dimensionality in the electronic energy spectrum in one of the subbands. In this heterostructure at atomic limit the multiband superconductivity is in the clean limit because the disparity and negligible overlap between electron wavefunctions in different subbands suppresses the single electron interband impurity scattering rate. The emerging scenario from these experimental data suggests that the Feshbach shape resonance could be the mechanism for high T _c in particular nanostructured architectures.     

球轴承变柔度1/2阶亚谐共振的滞后特性及其分岔机理

滚动轴承变柔度(varying compliance, VC)振动是转子系统不可避免的激励形式,属于轴承-转子动力学领域的基本科学问题。由于Hertzian接触非线性、间隙(轴承游隙)非线性和时变柔度参激非线性的耦合作用,系统具有显著的VC滞后共振特性,影响轴承自身乃至其支承转子系统运动的稳定性和安全性,相关问题得到持续关注。根据非线性振动基本理论,参激系统往往具有丰富的主共振、内共振、超谐、亚谐和组合共振行为。然而,相对于国内外大量有关滚动轴承VC参激主共振的研究,其他共振类型的研究甚少。基于此,该研究将针对球轴承-刚性Jeffcott转子系统VC振动亚谐共振问题展开研究。采用谐波平衡-频时转换(harmonic balance and alternating frequency/time domain, HB-AFT)方法追踪系统的VC周期运动分枝,并结合Floquet理论分析了系统亚谐共振行为的演化机制,发现系统1/2阶亚谐共振同样具有滞后跳跃行为。在此基础上,指出系统1/2阶亚谐运动包含复杂的1∶2和1∶4内共振现象,会引起球轴承不同自由度方向强烈的耦合振动。另外,研究发现在亚...     

Excitation techniques for resonance analysis of packages

This paper discusses the advantages and drawbacks of various excitation techniques used to detect the vibration transmissibility characteristics of packaging systems, such as resonant frequencies and damping properties. Historical and background information on the commonly used sweep sine excitation technique is presented. In addition, more recent and sophisticated techniques, such as broad‐band random excitation, random burst, pulse and chirp excitation are discussed and their usefulness highlighted. More specifically, the suitability of these excitation techniques in stimulating and detecting the non‐linear characteristics of packaging systems are considered. Some of the advantages of using low‐level and low‐duration excitation techniques to minimize potential damage to the test prototype are also expounded. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

The interaction of seasonal forcing and immunity and the resonance dynamics of malaria

Theory has emphasized the importance of both intrinsic factors such as host immunity and extrinsic drivers such as climate in determining disease dynamics. In particular, seasonality may lead to multi-annual cycles in prevalence, but the likelihood of this depends on the role of acquired immunity. Some diseases including malaria have immunity that falls between the classic susceptible–infectious–removed and susceptible–infectious–susceptible models. Here, we investigate the general conditions promoting the subharmonic resonance behaviour that may lead to multi-annual cycles in a general malaria dynamical model. Utilizing two complementary approaches to bifurcation analyses, we show that resonance is promoted by processes shortening the length of the infectious period and that subharmonic cycles are favoured in situations with strong seasonality in transmission but at intermediate levels of endemicity. We discuss the implications of our results for understanding prevalence patterns in long-term malaria datasets from Kenya that show multi-annual cycles and one from Thailand that does not and discuss the possible implications of treatment.     

结构-地基相互作用水平与扭转的超亚谐振动

基于多线性随动强化模型求得了基础和地基土之间的水平刚度与摇摆刚度，在此基础上建立了结构，地基非线性相互作用体系模型，利用能量法得到了结构水平侧移和扭转相耦合的振动方程，采用多尺度法研究了结构，地基相互作用体系的超谐和亚谐共振，比较了结构与地基非线性因素给体系反应带来的影响，揭示了发生超谐和亚谐振动时水平振动和扭转振动耦合的不同规律，为工程抗震提供了理论依据。     

压电-磁致伸缩双层磁电复合材料的机电谐振

基于压电相和磁致伸缩相的本构方程以及弹性体的运动方程,简要推导了一维机电谐振模式下压电-磁致伸缩双层磁电复合材料横向磁电电压系数的表达式。采用相应的材料参数计算分析了Tb_1-x Dy_x Fe_2-y (TDF)-Pb(Zr,Ti)O₃(PZT)双层磁电复合材料的横向磁电电压系数与交流磁场频率的关系,以及复合材料的长度和压电相体积分数对机电谐振频率的影响。计算与分析结果表明,双层磁电复合材料在机电谐振频率处具有明显的磁电 响应特性。当有效机械品质因数为50,在谐振频率55.2 kHz处横向磁电电压系数达到峰值11.2 V·cm^-1·Oe^-1,是低频下峰值(281.9 mV·cm^-1·Oe^-1)的40倍。机电谐振频率随复合材料长度的减小和压电相体积分数的增加而上升。实验结果说明TDF-PZT双层磁电复合材料在机电谐振频率处具有显著增强的磁电效应,实际有效机械品质因数约为48。     

三层结构模型的内共振和组合共振

主要对三层结构模型的内共振和组合共振实验进行了研究。通过模态设计使得结构一、二阶模态频率之比接近1:3。经振动台水平基础激励实验发现:以一阶模态频率、二阶模态频率激励,都可激发出一、二阶模态间的内共振行为,同时该结构中还存在多种组合共振行为。为下一步非线性振动实验装置的改进奠定了基础。     

Spin Wave Resonances in GaMnAs

Ferromagnetic resonance (FMR) measurements were carried out on a series of GaMnAs thin films with different thicknesses grown by low temperature molecular beam epitaxy. Clear spin wave resonances were observed in addition to FMR when the applied magnetic field was perpendicular to the film plane. The spin wave spectra show a nearly linear dependence of the resonance mode positions on the mode number, suggesting that the magnetization profile of the GaMnAs films is not uniform in the growth direction. A first-order analysis of these effects is presented along with the experimental data.