阶梯圆环盘横向弯曲振动特性研究

超声振动珩磨设备的核心是超声珩磨谐振系统,而超声珩磨谐振系统的核心元件之一便是弯曲振动圆盘,因此对其作横向弯曲振动分析对于超声珩磨谐振系统的设计显得尤为重要。弯曲振动圆盘可视为阶梯圆环盘结构,基于Mindlin中厚板理论,根据阶梯圆环盘的位移、转角、弯矩和剪力的连续性条件和边界条件,建立了阶梯圆环盘的横向弯曲振动数学模型,推导了其频率方程,并利用Matlab编写了频率方程的求解程序,对比了理论结果与有限元模态分析结果,表明了理论模型的正确性,为弯曲振动圆盘的设计提供了理论参考。     

厚圆环弯曲振动特性研究

基于Mindlin理论从声学应用角度,推导了中厚圆环在自由边界条件下的横向与径向位移及频率方程,并对频率方程进行数值求解,计算得到的频率与有限元模拟及试验测试结果基本相符,同时分析了厚圆环的几何参数和材料参数对频率的影响,结果表明当其他参数一定时,频率随厚度增加而增加,随内外半径的增加而减小。该结论为厚圆环及厚盘的弯曲振动辐射器的设计提供理论参考和频率调试依据。     

基于传递矩阵法的超声珩齿复合变幅器设计

基于Mindlin中厚板理论,利用传递矩阵法设计了圆环板与复合变幅杆组合而成的超声珩齿复合变幅器,推导了这一复合变幅器的弯曲振动频率方程,并对其振动特性进行研究。研究结果表明,超声珩齿复合变幅器频率随变幅杆各段长度的增大而减小,随圆环厚度的增大而增大,随圆环外径的增大而减小。     

超声珩齿新型变幅器动力学特性研究

为解决超声珩齿振动系统的设计问题,将齿轮简化为厚环盘,基于变截面变幅杆纵向振动波动方程和中厚圆环板弯曲振动位移方程,根据中间有孔圆锥型变幅杆与中厚圆环组成的新型超声珩齿变幅器的非谐振性和边界条件,推导出了系统谐振频率方程,利用数值计算分析了变幅器的几何参数对系统谐振频率的影响。通过有限元分析得出变幅器的谐振频率与理论计算结果基本一致。在此基础上,对设计的变幅器进行了动力学试验,测得的动力学参数与理论结果一致,其结果不仅证实了非谐振理论的正确性,而且为超声珩齿变幅器的设计和应用提供了理论依据。     

厚阶梯圆盘弯曲振动特性研究

阶梯型圆盘声辐射器在大功率超声领域有着广泛的应用。从声学应用角度,基于Mindlin理论推导了厚阶梯圆盘在自由边界条件下频率方程,并对频率方程进行数值求解,同时分析了几何参数对频率的影响,结果表明当其他参数一定时,频率随圆盘和基底圆环厚度的增加而增加,随外径的增加而减小,随内径的增加而增加,计算得到的频率与有限元模拟及实验测试结果基本相符。该结论对厚盘的弯曲振动辐射器的设计提供理论参考和频率调试依据。     

圆柱直齿齿轮简化模型的弯曲振动特性研究

在超声珩齿加工中,齿轮既是被加工零件,也是振动系统的主要部件,其动力学特性和固有频率对振动系统的设计和优化至关重要。针对含轮毂、辐板、轮缘的齿轮结构特点,将其简化为一阶梯变厚度圆环盘,应用经典薄板理论推导了模型横向弯曲振动的频率方程,求得了其固有频率,并将计算结果与ANSYS模态分析结果进行了对比。结果表明:该简化模型的频率分析较为合理,且理论计算可以获得较高精度。     

超声珩齿复合变幅器设计及其动力学研究

在超声珩齿加工中,由变幅杆和被加工齿轮组成的变幅器的设计是一项关键技术,探索新型变幅器显得非常重要。基于变截面复合变幅杆纵向振动波动方程和中厚圆环板弯曲振动位移方程,根据复合变幅杆与中厚圆环组成的超声珩齿复合变幅器的非谐振性和边界条件,推导了系统的谐振频率方程,利用数值计算对设计参数、谐振频率、变幅杆及圆环振幅分布等进行研究,同时分析了变幅器几何参数对系统谐振频率的影响。结果表明,有限元分析结果与理论计算结果和实验测试基本一致,系统谐振频率随复合变幅杆各段长度的增加而减小;当复合变幅杆大小端半径比和各段长度保持不变时,系统谐振频率随两端半径成比例地增加而增加;其他参数不变时随圆环厚径比地增加而增加,其结论不仅证实了非谐振理论的正确性,而且为超声珩齿变幅器的设计和应用提供了理论依据。     

车体设计参数对车体垂向弯曲振动频率的灵敏度分析

采用基于灵敏度分析的车体垂向弯曲刚度优化方法,对车体结构关键参数进行了灵敏度分析,确定了关键设计变量与系统响应的关系,从而得到了结构设计变量（车体结构关键参数）对目标约束函数（车体一阶垂向弯曲振动频率）影响的变化梯度。首先,由欧拉-伯努利梁垂向振动微分方程,结合初始条件和边界条件,得到了自由梁的一阶垂向弯曲振动频率方程;然后,结合车体结构特征,推导和修正了车体的一阶垂向弯曲振动频率解析方程,并以某地铁车体对解析方程进行了有限元的验证;最后,选取车体的6组设计参数进行了车体一阶垂向弯曲振动频率的灵敏度分析。根据研究结果,给出了车体关键参数对其一阶垂向弯曲振动频率影响程度的排序,为列车车体设计相关工作提供了参考依据。     

波形钢腹板连续箱梁桥振动频率的参数分析

为准确计算和分析波形钢腹板连续箱梁桥的弯曲振动频率,首先,运用能量变分原理和Hamilton原理,推导出波形钢腹板简支箱梁桥弯曲振动频率的计算公式;然后,在简支箱梁桥频率计算公式的基础上,根据连续梁自由振动的三弯矩方程,得到任意等跨等截面波形钢腹板连续箱梁桥弯曲振动频率的计算公式,该公式的正确性得到已建实桥频率实测值和Ansys三维有限元计算值的验证;最后,对波形钢腹板连续箱梁桥弯曲振动频率的影响参数进行了分析。研究结果表明,波形钢腹板剪切效应对波形钢腹板连续箱梁桥弯曲振动频率的影响较大,而其余参数对该桥型弯曲振动频率的影响较小,在实际工程中为了计算的简便性,可以忽略这些因素的影响。研究结论可为同类型桥梁的设计提供参考。     

基于Mindlin理论多阶梯厚圆盘弯曲振动特性研究

实际应用中为了获得大辐射声功率,通常采用多阶梯圆盘作为辐射体。从声学工程应用角度,基于Mindlin厚板理论结合连接处的连续性条件和边界条件推导了自由边界条件下的多阶梯厚弯振圆盘的弯振频率方程,利用数值计算法对多阶梯厚圆盘振动特性和频率特性进行研究,并结合有限元法进行模态分析,其结果与试验测试及理论计算基本一致;研究了各结构参数对振动频率的影响规律,结果表明各阶频率随阶梯圆盘节线半径r1的增加而增大,随阶梯圆环外半径r2的增大而减小,随圆盘高度和基底高度的增加而增加;各部分的材料对多阶梯圆盘的频率影响不同,其中材料的弹性模量影响最大,研究结果为多阶梯弯振厚圆盘和大功率弯曲振动辐射器的设计提供理论参考和频率调试依据。