带工具头变幅杆的优化修整及其振动性能试验

基于波动理论对变幅杆进行设计,借助有限元软件对变幅杆进行优化,提出复杂截面变幅杆优化修整的方法,获得结构参数对变幅杆固有频率的影响规律,该规律可为变幅杆的现场修整提供一定理论依据。按优化结果制作变幅杆,并对其进行振动性能试验,试验结果表明:系统振动性能良好,频率为34.813kHz时出现谐振点,振幅为11.38μm,其与有限元分析所获得的结果高度吻合,由此从试验角度佐证了该优化修整方法的可行性。     

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。     

超声电解复合加工装置的振动系统优化设计

为设计精密超声电解复合加工深小孔装置的振动系统,设计了1/2波长超声振动系统和以局部共振理论为指导的工具系统。基于波动方程,分别建立1/4波长超声换能器和变幅杆的解析模型,得到换能器和变幅杆的结构尺寸。借助有限元分析软件ANSYS对理论设计的变幅杆和超声振动系统进行动力学分析、压电分析和优化设计,得到了变幅杆和超声振动系统的优化模型。分析结果表明,有限元法对变幅杆和超声振动系统的设计制作具有指导意义,缩短了设计周期,降低了设计成本,所设计的超声振动系统具有良好的性能。     

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。     

小孔超声振动挤压加工用变幅杆的优化设计

为了设计小孔超声振动挤压加工用变幅杆,提出了一种复合型变幅杆的优化设计方法。采用多项式响应面法、克里金法和支持向量回归法构建了根据变幅杆的结构参数预测其性能参数的代理模型,评价了代理模型的精度。结合精度较高的代理模型,基于遗传算法对该复合型变幅杆进行了优化设计。经仿真实验验证了该优化方法的有效性。加工试验结果表明:所设计的变幅杆满足使用要求,加工效果理想。     

超声磨削系统中圆锥形变幅杆的数值模拟及性能测试

由变幅杆大端直径、放大倍数、面积系数等已知条件,按照变幅杆设计理论对超声振动系统中的变幅杆进行设计;确定出其理论共振长度、小端直径、位移节点、放大系数、形状因数等参数。利用ANSYS进行建模,并对变幅杆振动性能进行数值模拟分析以确定其合理性。最后对该变幅杆振动性能进行试验测试分析。     

圆柱圆锥复合型变幅杆的有限元分析

超声变幅杆广泛地应用于超细粉碎技术中,结合超声变幅杆的设计理论,设计了一种用于超细粉碎的圆柱圆锥复合型变幅杆(简称复合型变幅杆),并计算它的动力学参数。在此基础上,利用有限元软件ANSYS对复合型变幅杆进行模态分析以及谐响应分析,由所得到的复合型变幅杆的纵向位移分布曲线可以得到其纵向位移节点的位置和放大系数,根据复合型变幅杆应力分布曲线得到应力集中的位置,并与理论计算值进行分析对比。验证了有限元软件ANSYS设计复合型变幅杆的精确性和可行性,为复合型变幅杆的设计与优化提供一种更为便捷和有效的方法。     

超声振动铣削复合变幅杆扭转振动特性的仿真与优化

建立了1/4波长扭转振动复合变幅杆的理论计算模型,基于该模型设计了一种用于超声振动微铣削的扭转变幅杆,并利用ANSYS有限元仿真软件对其进行了模态及谐响应分析。通过仿真分析,获得了变幅杆扭转振动时的谐振频率、变幅杆的放大系数以及von mises应力分布等。为使变幅杆谐振频率更好地满足设计要求,最后对变幅杆的结构参数进行了优化。     

1/2波长圆锥过渡复合超声变幅杆优化设计

圆锥过渡阶梯型复合变幅杆可增大阶梯形变幅杆位移放大倍数,还可解决阶梯形变幅杆在直径突变处位置应力集中的缺点,加工方便,适用于多种工业应用场合。基于波动理论进行变幅杆设计,用ANSYS软件进行有限元分析及尺寸优化,得到复合变幅杆的最佳共振频率、节点位置和放大系数等性能参数,并用试验验证其振动情况。结果表明:设计的复合变幅杆参数与试验测试结果一致,实际加工的变幅杆振动性能良好。     

刀具尺寸对超声切割系统振动性能影响的研究

根据蜂窝结构板发泡胶的特性,确定了低温条件下超声切割的切割方案。设计了30 kHz超声变幅杆并使用Ansys进行模态分析,验证了变幅杆的振动性能。以刀尖角与刃角为变量,设计了9组不同尺寸的直刃尖刀。采用仿真与实验相结合的方法,研究了不同尺寸的刀具对变幅杆与刀具组合体的共振频率、振幅放大系数、刀尖温度的影响,对切割发泡胶的刀具的选择和优化具有指导意义。     

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。     

带中心孔的阶梯-圆锥型超声变幅杆优化设计

基于波动方程,分别建立1/4波长超声变幅杆的解析模型,并利用MATLAB进行求解,得到变幅杆的结构尺寸范围。借助有限元分析软件ANSYS对理论设计的变幅杆进行动力学分析和优化设计,得到了变幅杆的优化模型。结果表明,理论分析与有限元法相结合,对变幅杆的设计制作具有指导意义,减少了设计周期和设计成本。     

圆锥型变幅杆的动力学分析及优化

根据经典理论公式设计超声加工使用的圆锥型变幅杆参数,通过ANSYS动力学分析来观察工件的动力特性,保障所设计的变幅杆接近最佳谐振状态。通过动力学分析结果,可以很清楚地查看纵振频率,以及在纵振频率下所表现出来的应力、位移特性。同时,为了尽可能逼近真实情况,对变幅杆-刀片系统进行综合仿真优化,并使得优化后的结构频率在允许误差范围内最接近工作频率。     

旋转超声加工用纵扭共振变幅杆的动力学分析

旋转超声振动加工在加工硬脆性复合材料方面应用越来越广,旋转超声振动系统性能的好坏直接影响超声加工的质量,而超声变幅杆是该系统中必不可少的结构器件。针对超声铣磨加工,设计了一种纵扭共振复合型变幅杆。计算了纵振圆锥—圆柱复合变幅杆的结构参数和功能参数,并与有限元分析结果做了比较。阐述了通过圆环斜槽来实现振型转换的基本原理,并通过有限元分析的方法,分析了斜槽的几何参数对变幅杆振动模态和性能参数的影响规律。     

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。     

悬链型复合变幅杆动力学及相关特性分析

基于声学波动理论设计一种带有悬链型的复合变幅杆,利用ANSYS软件对其进行有限元分析,并对设计的变幅杆进行振动特性试验。试验结果表明:所设计的变幅杆结构较为合理,变幅杆的放大系数、节点长度和振动频率等参数接近理论值。     

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。     

复合变幅杆有限元分析

变幅杆是超声波加工中的一个重要部件.在采用四端网络设计的复合多阶变幅杆的基础上,采用ANSYS对其进行有限元分析,验证其设计的准确性,对所设计的变幅杆进行优化,确定了变幅杆的最终结构,得出谐振频率和放大系数,使变幅杆更符合实际要求.     

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。