圆锥过渡段阶梯形复合变幅杆的模态分析及优化设计

基于传统变幅杆的设计理论,对圆锥过渡段阶梯形变幅杆进行理论研究;利用有限元软件ANSYS建立复合变幅杆的有限元模型,并对其振动特性进行分析,计算得到复合变幅杆的振动频率、节点长度和放大系数等性能参数,与理论计算值比较表明,有限元法可获得很高的计算精度.利用ANSYS的优化设计功能,得到了变幅杆的最优化设计尺寸.     

超声变幅杆的设计及有限元分析

超声变幅杆在超声加工中的应用日益广泛。结合超声变幅杆理论,采用ANSYS10．0对变幅杆进行了模态分析和参数修正,在此基础土,设计并加工了一个应用于超声显微切割系统中的、谐振频率为60kHz的半波长圆锥形变幅杆,并进行了相关实验。实验结果表明,利用ANSYS软件辅助设计方法得到的超声变幅杆,其谐振频率与模态分析值非常接近,为超声变幅杆的设计、校核和优化提供了一种新途径。     

圆锥悬链线形复合变幅杆的设计

运用四端网络法设计了一种新型的圆锥悬链线形复合变幅杆,对变幅杆进行了理论分析,得出频率方程和放大倍数的表达式,采用MATLAB解算出变幅杆的谐振长度、放大倍数和节点位置。并利用ANSYS软件对其进行模态分析和谐响应分析,结果表明有限元分析结果与理论设计基本一致,符合变幅杆设计要求。利用该方法可以将其他任意形状的变幅杆进行组合得出新型变幅杆,为变幅杆的优化设计提供了借鉴,有一定的实用价值。     

基于ANSYS的超声变幅杆的优化设计

基于ANSYS，从阶梯形变幅杆具有最大振幅放大倍数的优点和直径突变处应力集中的缺点出发，对其形状进行了优化设计，得到了一种既具有大的振幅放大倍数，又保证了各部分工作应力在其材料许用应力范围内的新型的复合型变幅杆。     

基于等效电路法复合变幅杆的优化设计

采用等效电路法设计了一种新型的指数悬链线形复合变幅杆,运用等效电路理论得出了复合变幅杆的频率方程和放大系数的数学表达式,借助 MATLAB 软件解算出了新型复合变幅杆的谐振长度和放大系数,并对变幅杆的设计进行优化和有限元分析.结果表明,优化前后变幅杆的放大系数提高了１３.５％ ,为设计性能更优的变幅杆提供了思路.     

超声变幅杆的模态分析和谐响应分析

运用有限元方法对四种变幅杆进行了模态分析和谐响应分析,研究了超声加工中变幅杆的动态性能,找出了变幅杆的固有频率,并在变幅杆达到谐振状态的条件下,求出了变幅杆的位移节点、放大系数、应力应变极大点位置.结论表明,有限元分析结果与理论分析结果符合较好,对工程实际中变幅杆的设计与研究具有较高的参考价值.     

超声变幅杆的模态分析

根据变截面杆纵向振动的波动方程,推导了悬链形超声变幅杆的频率方程,应用有限元法对变幅杆进行了模态分析,得到了共振频率、横向振动频率、位移节点和放大系数等重要参数。与理论计算值的比较表明,有限元法获得了很高的精度。     

超声辅助冲击强化装置及复合变幅杆优化设计

基于超声喷丸原理设计制作了利用伺服系统进行数控进给的旋转辅助超声冲击强化装置;利用波动方程和传统复合变幅杆设计理论,设计了圆锥复合变幅杆,用ANSYS软件对其进行了模态分析、谐响应分析和动力学分析。用该装置对镁合金试件表面进行冲击强化试验。结果表明,旋转辅助有利于提高试件表面冲击覆盖率;经ANSYS分析优化后的变幅杆结构合理,阻抗分析结果显示振动性能较好;在输入端直径相同的情况下,放大系数和最大应力值随着变幅杆过渡段长度的增大而不断减小。     

带有加工工具的超声复合变幅杆的优化设计

鉴于传统的带有加工工具的超声复合变幅杆求解方法的不准确性,运用有限元法,设计带有加工工具的复合变幅杆,并对其进行动力学分析,包括模态分析、谐振分析;并在此基础上进行优化设计。在保证其突变处工作应力在其材料许用应力范围的前提下,得到其固有频率等于工作频率时复合变幅杆的最佳放大倍数及谐振长度;运用有限元法,分析了工具头的长度,直径对于整个变幅杆谐振长度、放大倍数的影响,为设计更多的复杂形变幅杆提出了一种新的思路。     

超声变幅杆的动态性能分析

根据变截面杆纵向振动的波动方程,推导悬链形超声变幅杆的频率方程,应用有限元法对变幅杆进行模态分析,得到共振频率、横向振动频率、位移节点、放大系数等重要参数。与理论计算值比较表明,有限元法可获得很高精度。     

超声变幅杆参数化优化设计研究

超声振动系统的关键在于将机械振动的质点位移或速度放大的变幅杆。将ANSYS的优化功能应用到圆锥过渡阶梯型复合变幅杆的优化设计中,先通过APDL语言对变幅杆进行参数化建模和模态分析,然后进入设计优化器以振幅放大系数的倒数为目标函数进行优化。同时,在VB的可视化界面中输入变幅杆的参数,通过编写的程序代码,VB可视化调用ANSYS生成的优化文件,在工作目录下生成3种可供用户选择的结果文件,实现了变幅杆的参数化优化设计,这样不仅避免了一般设计人员反复解算微分方程、超越方程等数学难题,也提高了变幅杆谐振长度与谐振频率优化设计的分析效率。     

微小孔超声电火花复合加工通孔变幅杆设计

超声电火花复合加工在微小孔制备方面应用颇多,其常见问题有:在生产同一批零件更换电极丝时,不能保证二次装夹的精度;加工过程中,电蚀废屑堆积会造成各种不良影响等.基于以上问题设计了一种轴心通孔式变幅杆,并在变幅杆两端增加两个定位螺柱.为保证微小孔加工的精度和圆度,选择了两种稳定性高的变幅杆(悬链线形和圆锥形)进行分析.将预...     

超声旋压复合变幅杆的设计计算与仿真分析

超薄壁圆筒的旋压生产过程中极易出现旋压失稳情况。旋压载荷过大是导致失稳的主要原因,而超声可以有效降低塑性变形载荷。在超声旋压系统中,变幅杆是关键的部件之一,其设计关系到系统的谐振,输出振幅大小及阻抗匹配等。就应用于超声旋压系统的变幅杆进行理论上的设计计算,并利用MSC.Marc有限元分析软件进行模态分析,验证理论计算的正确性,设计出能够应用于超声旋压系统的复合变幅杆,实验检测表明实际固有频率符合设计要求。     

超声波去除小孔毛刺试验及装置中变幅杆设计

根据超声波去除毛刺的原理设计了去除小孔毛刺试验装置;运用声学波动理论设计了单一纵振圆锥过渡阶梯形变幅杆,并对纵扭共振变幅杆的结构进行了设计;通过ANSYS仿真分析,得出了纵扭共振变幅杆的结构参数对其谐振频率及扭转振幅与纵振振幅之比的影响规律,并由此规律设计出纵扭共振变幅杆实例;将所设计的单一纵振与纵扭复合振动变幅杆用于超声去毛刺的试验。结果表明:所设计的变幅杆有较好的振动性能;在磨料悬浮液浓度处于合适的范围内,纵扭复合振动较单一纵振对毛刺有更好的去除效果。     

基于多目标遗传算法的贝塞尔超声变幅杆优化设计方法研究

为设计满足蜂窝复合材料加工要求的高性能超声变幅杆,提出了一种基于多目标遗传算法的超声变幅杆优化设计方法。以变幅杆的结构参数为设计变量,以谐振频率和放大系数为优化设计目标,建立了贝塞尔超声变幅杆的数学优化模型。通过在遗传算法中调用ANSYS仿真软件,对变幅杆进行了建模和动力学分析,获得了计算目标函数所需的参数,采用多目标遗传算法求出了Pareto最优解集,在所求出的Pareto最优解集中选择了一组最符合设计要求的解作为超声变幅杆的设计参数。为验证设计的有效性,对所设计的变幅杆进行了性能测试并对蜂窝复合材料进行了试切实验。实验结果表明：通过该优化设计方法得到的变幅杆放大倍数为7.66,较优化设计前提高了29%,且工作频率更接近于设计频率。通过仿真分析和性能实验,验证了该方法的有效性和可靠性,试切实验结果表明所设计的变幅杆满足加工要求,工艺效果好。     

超声变幅杆的设计与性能分析

利用变幅杆的理论设计公式,通过计算机辅助设计,计算出复合型变幅杆的谐振长度及位移分布等;并利用有限元对变幅杆进行模态和谐振分析,得到的结果与理论值通过位移分布曲线,可以直现地看到满足正弦波曲线,其精度满足工程设计的需要.     

超声抛光变幅杆动态分析及其优化

超声抛光方法是解决模具内腔抛光这一模具加工瓶颈的有效手段之一,而超声变幅杆的性能对于超声加工来讲至关重要。本文根据变幅杆理论设计方法设计了适用于自动超声抛光设备的变幅杆,并使用有限元技术对四种类型的变幅杆进行了模态分析和谐响应分析,然后以稳定性最好的圆锥形变幅杆为基础进行了优化设计,得到了稳定性较好且放大系数较大的综合性能优良的变幅杆。     

二维超声椭圆振动变幅杆的设计

运用振动基本理论研究了二维简谐运动的合成规律并通过仿真验证了其正确性,并运用弹性波入射理论解释了开斜槽式阶梯型变幅杆实现纵—弯复合振动的机制;对开斜槽式阶梯型变幅杆进行了设计,分析了变幅杆结构参数与振动参数及放大倍数的关系;给出了设计实例,应用有限元法对变幅杆进行了模态分析、瞬时动力学分析和振动轨迹分析。研究结果表明,开斜槽阶梯型变幅杆能实现二维椭圆振动轨迹,对超声振动辅助精整加工的工具系统设计具有一定的指导意义。     

行波型超声波电机及其研究

超声波电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应工作的新原理微特电机。与传统电磁型电机截然不同,其驱动力矩并非南电磁感应产生,而是由压电陶瓷超声频域的振动转化而来。该文从振动理论出发,成功设计制作了一台行波型超声波电机的样机,并对样机的性能进行测试和分析,得出了提高这种电机性能的关键参数。     

频率修正在超声变幅杆设计中的研究与应用

超声变幅杆在沿轴线方向作纵向振动时,由于存在泊松效应,纵向振动会引起变幅杆沿径向方向的横向振动。传统变幅杆在设计过程中,忽略横向振动的影响则会导致计算出的谐振频率高于实际频率。为了让变幅杆理论设计谐振频率与实际频率相符合,分别对简单圆柱杆和阶梯形变幅杆进行研究,推导出常用半径比范围内简单阶梯形变幅杆的频率修正公式,使其满足设计和使用要求,并可以减少能量传输过程中的能量损耗。