四分之一波长超声聚能器设计──指数形和双曲函数形

在超声加工应用中，超声换能器设计是相当重要的，这类超声换能器可由半波 振子和半波聚能器组成，或者如本文所介绍的，可由四分之一波长振子和四分之一 波长聚能器组成。显然，在同样工作频率下，后者具有总长度（半个波长）最小优点， 从而换能器的体积、重量也最小，这就可能获得单位重量的换能器材料的高功率输 出。本文介绍了指数形和双曲函数形四分之一波长聚能器的计算，给出了一系列表 达式和相应的计算曲线，其中包括上述两种四分之一波长聚能器的频率方程，换能 器轴向振速和应力分布以及换能器的前后振速之比。计算机辅助设计给出了所要设 计的超声换能器的结构图以及各个设计参数的计算曲线．     

半波长聚能器的理论分析与计算

带有聚能器（又称变幅杆或速度变换器）的超声换能器的设计，通常按半个波长 和一个波长这二种方法进行设计。本文讨论了一个波长的设计方法，以超声换能器 的波腹为界，把换能器分为聚能器和夹心式发生器二部分，然后，从一般形式出发， 引入形状函数，根据聚能器各部分的边界条件和连续条件，按一维问题，从理论上 推导出了在有负载情况下，复合聚能器的频率方程，同时导出了计算复合聚能器各 点的位移，振速，应变，纵向弹性力，应力和振速放大系数的一般表达式，为今后 各类聚能器的设计提供理论依据。     

四分之一波长聚能器的理论分析与计算

聚能器是超声换能器的重要组成部分。通常按１／２波长和１／４波长这二种方法进行设计。本文讨论了１／４波长聚能器的设计方法，从一般形式出发，引入形状函数，根据聚能器各部分的边界条件和连续条件，按一维问题考虑，从理论上推导出了在有负载情况下，复合聚能器的频率方程和各部分的待定系数，从而可以导出复合聚能器各点的位移、振速、应变，纵向弹性力及应力的一般表达式。     

用于平板结构的动力吸振器参数优化设计

多重动力吸振器用于连续体主振系统减振时,其参数需要经过优化设计才能获得最优的减振效果,目前,参数优化设计方法还有待完善。研究平板结构动力吸振器减振参数优化设计方法,将平板-多重动力吸振器系统运动方程化简,推导得到优化的目标函数——动力放大系数函数,采用一种基于偏导数的优化方法得到多重动力吸振器的最优设计参数。通过数值计算和仿真分析验证所设计吸振器的有效性。结果表明,吸振器对平板振动有明显抑制效果,且在振子总质量比相等的条件下,振子数越多,吸振器的减振效果越好,减振频带越宽。     

复合型压电陶瓷材料的导纳及其瞬态特性

功率超声设备,一般由功率源、超声传感器以及工具头组成。超声传感器的设计是关键,为了达到加工如切割、钻孔等目的,要求超声传感器的输出顶端产生比较高的振动振幅,功率超声设备中的超声高振幅传感器设计包括四分之一波振子和半波振子的设计,以及各种聚能器的设计如四分之一波聚能器和半波聚能器的设计。而四分之一波和半波聚能器分别又有多种类型,如圆锥形、指数形、双曲函数形以及各种复合式聚能器,它们的性能参数差异比较大。尤其计算复杂,如果设计有差错,导致效率降低,机械应力波不能畅流向前传播,在传感器的侧壁反射,严重时产生发热或…     

四分之一波长聚能器设计——(一)圆锥型部分

超声加工的应用范围很广,而在超声波加工设备中,其关键部件就是超声换能器。这种超声换能器由两部分组成,一部分是声振动推动级,就是换能器振子部分,它可以是压电式的或磁致伸缩式的,目前使用最普遍的是压电振子。另一部分是声振动的放大级,就是超声聚能器部分。在聚能器的输出顶端可以获得比较高的振动能量,以满足各种加工需要。从结构上讲,各种各样的超声换能器可以归成以下三种类型;它们的工作频率大都在几十千赫范围,一般为二十千赫左右。 第一种最常见的换能器是由半波振子和半波聚能器组成,而且半波振子部分多数采用压电纵向复合式振…     

超声排水采气换能器研究

在气井开采的中、后期，气井底部往往积水．使采收率下降。本文介绍了超声排水采气换能器的设计。该换能器采用纵向复合式换能器振子和四分之一波长聚能器的组合结构．聚能器设计成阶梯结构，压电陶瓷采用大功率发射材料，前盖板采用硬铝，后盖板采用20钢。压电陶瓷的居里点为330℃，故该装置适合于深井、高温条件下使用，并且具有每小时雾化量大、体积小，成本较低等特点。     

基于动力吸振原理的低频多模态抑振器设计EI北大核心CSCD

为实现结构低频振动控制,基于动力吸振(dynamic vibration absorber, DVA)原理设计了一种多模态抑振器。为研究吸振器阵列与抑振器阵列的抑振效果,建立了附加动力吸振器阵列四边简支板的动力学耦合模型,验证了动力吸振器阵列的振动控制效果;提出了以橡胶板-质量块、橡胶基体-金属柱壳为主要组成结构的多模态低频抑振器,从理论上计算了其各组成结构的轴向共振模态频率,并以动力吸振器参数为基准对抑振器几何参数和材料参数进行了调整,最终通过仿真和实验验证了抑振器阵列振动控制效果。结果表明:当吸振器阵列或抑振器阵列布置位置覆盖结构主要模态下最大变形位置时即可达到最佳控制效果;吸振器阵列与抑振器阵列均有一定的振动控制效果,与吸振器与受控对象间为点接触不同,面接触放大了阻尼在振动控制中的作用,因此抑振器阵列的振动控制效果更为明显。     

电磁-永磁式强非线性吸振器的减振性能研究

提出一种新型的磁力非线性吸振器,该吸振器的电磁-永磁结构的力学特性曲线具有中间平缓、两端陡峭的强非线性特征。推导出连接该吸振器的线性振子的动力学方程并运用龙格库塔法对其所连接不同刚度的主振子的减振性能进行分析。研究结果表明,当外部激励达到吸振器的激活阈值以后,其能够实现宽频吸振并对于不同刚度的线性主振子均具有较高的减振性能。此外,适当减小电磁铁和永磁铁的间距,能够在一定程度上提升吸振器的减振性能。     

局域共振型平板结构的低频振动与声辐射特性分析#br#

抑制低频振动与辐射噪声对提高水下航行器的声隐身性能具有重要意义。首先建立含局域共振元胞的平板结构横向振动模型,采用模态叠加法和谐波平衡法导出耦合振动方程的解析解,其次给出5 Hz～300 Hz范围内平板表面平均振速级与辐射声功率级解析表达式,研究元胞中吸振器参数对平板声振特性的影响,最终对目标频段平板结构的振动控制效果进行优化设计。研究表明：研究的频率范围内,局域共振型平板结构在吸振器固有频率附近会产生能够抑制其低频振动与噪声的频带;随吸振器阻尼的增大,减振频带拓宽且减振降噪性能减弱;多振子元胞具有多个减振频带,频带的叠加使得其低频减振降噪性能优于单振子元胞;经粒子群算法优化后在目标频段单振子、双振子、四振子元胞的减振降噪效率分别可达到26.3 %、29.8 %、29.1 %。研究结果可为水下航行器低频振动以及噪声的控制提供参考。