二维振动方向变换器的耦合振动

通过耦合振动理论、模态分析和实验测量研究了二维振动方向变换器的耦合振动的谐振频率方程和特定输出端的位移振幅。实验结果表明,理论分析得出的纵向振动谐振频率与实验结果相符,且通过实验与模态分析可知,此二维振动方向变换器有很好的聚能作用。     

压电陶瓷三叠片复合换能器弯曲振动特性研究

采用瑞利法对固定边界条件下,三叠片圆盘弯振换能器进行理论研究,推导其谐振频率及有效机电耦合系数,通过数值计算分析换能器谐振频率及有效机电耦合系数随换能器各尺寸参数的变化规律,并与有限元模拟结果比较,结果表明,换能器结构参数对谐振频率和有效机电耦合系数有很大影响,有效机电耦合系数在其他尺寸已定的情况下随着金属片厚度、陶瓷片厚度和半径变化时,都有一个最大值,这为三叠片弯曲振动换能器的设计和进一步广泛应用提供理论支持。     

基于PZFlex的1-3压电复合材料横向振动模仿真

1-3型压电复合材料具有高机电耦合系数和低声阻抗,适用于制作水声和医疗超声换能器,但是1-3型压电复合材料的横向振动模会降低换能器的性能,限制换能器的小型化和高频化。该文设计了一组具有矩形压电陶瓷柱的1-3型压电复合材料,复合材料的厚度为0.32 mm,陶瓷柱宽度为0.08 mm,长度为0.10~0.25 mm,刀缝宽度为0.05 mm。利用有限元软件PZFlex进行了建模计算,仿真结果表明,复合材料的厚度谐振频率和反谐振频率分别为4.5 MHz、6 MHz,随着陶瓷柱长度的增大,横向谐振频率逐渐向低频处移动,当陶瓷柱长度和高度比值大于0.69时,横向谐振和厚度谐振发生模式耦合。该文基于复合材料设计了换能器,利用PiezoCAD软件计算得到换能器的中心频率为4.7 MHz。     

1-3-2压电复合材料机电理论分析和频率仿真

该文研究了1-3-2压电复合材料的厚度振动谐振频率与尺寸的关系。应用压电学和弹性动力学理论建立了机电等效图,对1-3-2压电复合材料的厚度振动模态进行了机电理论分析,并对其谐振频率进行了计算。利用有限元仿真软件分析了在厚度振动模态下,1-3-2压电复合材料谐振频率、反谐振频率与尺寸变化的关系。结果表明,纵向尺寸比变大时,频率曲线呈下降趋势;横向尺寸比变大时,频率曲线呈上升趋势;横纵尺寸比变大时,频率曲线呈缓慢下降趋势;基底厚度变大时,频率曲线呈先减小后增大趋势。4种情况中,纵向尺寸比对于整体的谐振和反谐振频率影响最显著。     

多谐振纵向振动声换能器研究

声换能器的工作频带越宽,其所能发射和获取的信息量就越大。将目前热点研究的纵向振动换能器结构形式和换能器新型有源材料稀土超磁致伸缩材料加以结合,提出一种多谐振稀土纵向振动声换能器,通过理论分析,并应用ANSYS有限元软件仿真计算,实现换能器的小尺寸化,达到大功率超宽带发射的工作性能。     

3-2型压电复合材料参数对厚度振动模的影响

3-2型压电复合材料在水声换能器应用中主要工作于厚度振动模态.应用切割填充法制备了四种3-2型压电复合材料,并通过改变复合材料中压电陶瓷的体积分数,实验测得了四种3-2型压电复合材料厚度谐振频率随体积分数增加而升高的速率,并分析了不同压电陶瓷与环氧树脂对样品厚度谐振频率变化率的影响.同时分析了复合材料反对称体振动模与厚度振动模的耦合,并提出了避免这种耦合的方法.     

复合棒型压电换能器的纵弯振动

在研究多模耦合宽频带复合棒型换能器的过程中发现这种换能器在空气中的纵弯振动具有明显的规律性。采用有限元方法分析计算了前辐射头在两端自由和小端面中心固定时在空气中的弯曲振动模态，以及这些模态随其几何尺寸变化的关系；计算分析了换能器多模振动特性与前盖板几何尺寸之间的变化关系。为进一步实现换能器纵弯耦合、设计宽频带换能器提供了参考。     

自调谐全方向振动能量收集装置的设计及优化

为解决现有振动能量收集装置单方向收集及收集效率低等问题,该文设计了一种自调谐全方向振动能量收集装置,通过多场耦合方式改变装置的振动特性,提高能量转换效率。建立了装置横向和纵向振动模型,分析了横向和纵向振动的动力学特性。利用有限元分析对结构参数进行优化,得到结构参数与谐振频率的关系。最后,搭建实验平台。通过实验表明,能量收集装置的谐振频率随组合悬臂梁宽度和厚度的增大而增大,当选取组合悬臂梁宽10mm、厚1mm,外界激振力1.5N时,谐振频率为16.47Hz,峰值电压为9.67V,且在各个方向均能产生有效输出电压。     

3-2型压电复合材料参数对厚度振动模的影响

3-2型压电复合材料在水声换能器应用中主要工作于厚度振动模态。应用切割填充法制备了四种3-2型压电复合材料,并通过改变复合材料中压电陶瓷的体积分数,实验测得了四种3-2型压电复合材料厚度谐振频率随体积分数增加而升高的速率,并分析了不同压电陶瓷与环氧树脂对样品厚度谐振频率变化率的影响。同时分析了复合材料反对称体振动模与厚度振动模的耦合,并提出了避免这种耦合的方法。     

双激励超声波椭圆振动磨削装置设计及优化

基于ANSYS Workbench多目标驱动模块对双激励超声波椭圆振动磨削(UEVG)装置进行优化设计。基于等效电路法设计前盖板是λ/4(λ为波长)复合变幅杆的半波长换能器,先后建立带有载物台的变幅杆及UEVG装置的参数化模型进行模态、谐响应分析。根据10个设计点模态分析确定变幅杆最优尺寸,在此基础上通过42个设计点仿真分析获得UEVG装置的谐振频率、节面位置与结构尺寸的关系,并优化尺寸。优化后UEVG装置的谐振频率与理论设计频率的误差为0.24%,振幅高达16.7μm。