蜂窝复合材料超声加工复合变幅杆的设计

在蜂窝复合材料的超声加工中,针对阶梯形变幅杆截面交界处突变存在应力集中,不适合在高振幅的情况下工作的情况,兼顾形状因素与放大系数,设计了指数过渡段、圆锥过渡段、悬链过渡段阶梯形变幅杆。通过波动方程建立变幅杆参数方程,计算了变幅杆的谐振长度、放大倍数、节点位置。利用ANSYS软件分别对指数过渡段、圆锥过渡段、悬链过渡段阶梯形变幅杆进行有限元分析,通过调节变幅杆的长度对变幅杆进行优化。计算表明,优化后变幅杆的频率误差降低,指数过渡段、圆锥过渡段、悬链过渡段阶梯形变幅杆的谐振频率分别为20.194 kHz, 19.999 kHz, 19.633 kHz,放大倍数分别为5.506, 4.460, 6.16,最大应力分别为38.976 MPa, 30.399 MPa, 55.593 MPa。将简单形状变幅杆与阶梯形变幅杆相结合,既有较大的放大系数又避免了应力集中。     

悬链线形变幅杆的理论研究和有限元分析

根据一维变截面杆纵向振动的波动方程,推导了悬链线形变幅杆的等效电路,由等效电路得出了其纵向振动的频率方程。利用有限元软件ANSYS对一组悬链线变幅杆进行谐响应分析和模态分析,得到了位移-频率曲线和共振频率;结果表明,模态分析值与理论值吻合很好。这对悬链线形变幅杆的实际应用具有一定的参考意义。     

基于四端网络法的超声变幅杆设计

从变截面杆作一维纵振动的运动方程出发，建立机械四端网络的数学模型及传输特性方程，导出了圆锥形变幅杆的频率方程和振速比．并在此基础上，用四端网络法设计了工作频率为20kHz的圆锥形超声变幅杆．     

一种新型圆锥变幅杆的节点设计与试验分析

为了解决传统超声加工系统中谐振频率飘移及能量损失的问题,基于变截面杆纵振波动方程,在考虑固定件——法兰盘外观尺寸的前提下,首先建立一种新型圆锥变幅杆的节点计算公式,避免了传统超声加工系统设计时因不考虑连接处尺寸而造成系统变幅杆节点实际位置与理论计算不重合的问题,为超声振动系统稳定加工提供一定的理论支撑;其次,基于所建立的新型节点计算公式,分析法兰盘外观尺寸变化对节点位置的影响;最后,进行振动性能试验和有限元仿真验证。结果表明,与传统变幅杆设计理论相比,基于新型变幅杆节点计算公式所设计的变幅杆谐振频率更接近于设计频率,放大系数更大,振动效果更佳,证明基于该理论所设计的声学系统较为可靠。     

复合振动系统中“局部扭转共振”现象的研究

本文从扭转振动波动方程出发，推导出具有“类圆锥”过渡段的复合阶梯型扭转变幅杆的频率方程和放大倍数的解析表达式，从实验和理论上对该复合变幅杆的谐振频率随细端长度和直径的变化进行了测量和计算。通过对比，效益证明了复合振动系统中“局部”扭转共振现象的存在，并给出了其产生条件。     

双排斜槽纵-扭复合振动变幅杆仿真设计

对圆截面阶梯型超声变幅杆小端圆环传振杆开双排斜槽,以获得纵-扭复合超声振动的输出,利用有限元分析软件ANSYS研究分析变幅杆尺寸参数对变幅杆固有频率的影响规律,从而设计较优的变幅杆。仿真结果表明,优化后的变幅杆谐振在20 346Hz时能够实现纵-扭复合振动。     

管状复合材料梁的振动建模与分析

复合材料梁的准确动力学建模是后续振动响应分析和结构优化设计的基础.针对管状复合材料梁提出一种复合梁单元的有限元建模新方法.利用圆柱坐标系下管状梁的本构关系,采用复合梁单元建立系统的无阻尼有限元模型;利用模态实验结果辨识阻尼参数,得到系统的有阻尼振动模型.以某变压器中的连线杆为例进行仿真建模和模态分析,所建振动模型的模态频率和频率响应均与实验结果吻合较好,证明了所提建模方法的正确性和有效性.     

超声振动系统设计及性能分析的解析方法

在分析与推求变截面杆纵振动控制方程及其通解的基础上,给出了超声振动系统设计及性能分析的解析过程中所采用的一些基本公式。结合范例,介绍了用解析法进行超声换能器、变幅杆及其组合谐振系统的设计及性能分析的基本步骤。     

顾及横向振动的阶梯型变幅杆设计

当阶梯变幅杆的端面直径大于四分之一的波长时，变幅杆会出现谐振频率发生偏移的现象，为此，本文在设计中把横向振动的影响考虑进去，提出了可行的修正方法。     

超声振动系统设计及性能分析

在分析与探求变截面杆纵振动控制方程及其通解的基础上，给出了在超声振动系统设计及性能分析的解析过程中所采用的一些基本公式．结合实际例子，介绍了用解析法进行超声换能器、变幅杆、组合谐振系统的设计及其性能分析的基本方法．     

基于ABAQUS计算新型抗振复合镗杆模态仿真分析

采用具有减振功能的镗杆是解决深孔加工颤振的有效的技术途径.针对镗杆的减震问题,本文采用有限元软件ABAQUS计算了45#钢镗杆和新型抗振复合镗杆模态参数和固有振型.通过仿真分析计算发现:45#钢镗杆和复合镗杆的一阶模态分别为701.82和808.34,新型减震复合镗杆杆体固有频率比传统镗杆的固有频率有所提高.该计算为复合镗杆设计时避开固有频率或者最大限度地减少对这些频率的激励提供参考依据.     

有机污水超声聚焦裂解设备中换能器的设计

在一种经济高效地处理高浓度、难降解有机污水“超声聚焦裂解”处理新方法的基础上，重点研究了变幅杆超声聚焦换能器的前、后盖板和聚焦变幅杆的结构设计数学模型，并且设计了适用于变幅杆超声聚焦换能器的控制电路，通过改变电路元件的相关参数，就可对超声频率和声压进行控制，以满足不同污水处理的要求。     

芯片键合纵弯复合超声换能器的设计与试验

为了解决当前采用一维纵向超声加载模式进行芯片键合时造成结合面不充分的问题,设计纵弯复合超声能量加载模式的压电超声换能器,实现轴向纵振和水平弯振复合的超声振动代替传统单一的轴向振动. 采用ANSYS软件,对换能器有限元模型进行模态分析和谐响应分析,得到换能器纵振和弯振模态的谐振频率及振型. 通过调节换能器结构尺寸,实现纵振与弯振模态的简并. 采用阻抗分析仪对样机的频率和阻抗进行测试,使用激光多普勒测振仪测试换能器的纵振与弯振幅值,测试结果与有限元仿真计算结果一致,发现纵向与弯曲振幅均随着驱动电压的增加呈近似线性上升趋势, 证明设计的压电换能器实现了纵弯复合振动.     

空压机薄壁缸套超声加工装置的设计

为了减少空压机薄壁缸套在加工中发生力、热变形和提高加工的尺寸、形状精度,设计了一套空压机薄壁缸套内表面超声加工装置.装置由超生波发生器、换能器、变幅杆和超声加工工具头组成.超生波发生器将220 V、50 Hz的交流电转换为超声频电振荡信号,换能器将超声波发生器产生的电振荡信号转换为超声频机械振动,变幅杆将换能器的振动放大后传输给超声加工工具头.并对空压机薄壁缸套内表面超声加工机理进行了研究.分析了空压机薄壁缸套的振动模态,分析结果表明,超声加工振动频率远远小于空压机薄壁缸套的固有频率.实验结果表明,超声加工可以减少加工尺寸误差和形状误差.     

中间有圆柱孔的换能器和变幅杆

中间有圆柱孔的换能器和变幅杆是超声波振动珩磨装置的关键零部件.本文根据作者的研究实践,提出了在珩磨头可旋转的立式超声波振动珩磨装置中采用中间有圆柱孔的换能器和变幅杆的设计思想,探讨了中间有圆柱孔的换能器和变幅杆的设计理论及声学特性,并且成功地应用于立式超声波振动珩磨装置,使得珩磨油石在机床主轴不停止转动的情况下能够胀开,立式超声波振动珩磨装置具有实用价值.     

贴片式纵弯复合激励圆筒超声电机

为了有效提高贴片式环形行波超声电机的机械输出性能,利于超声电机的小型化和微型化,研制了一种贴片式纵弯复合激励圆筒超声电机,电机利用d33工作模式和d31工作模式,由单臂变幅杆和一个环形换能器构成,且变幅杆和换能器采用一体结构．在对电机的工作原理进行分析的基础上,利用ANSYS软件完成了电机的设计和仿真,实现了两个振动模态的特征频率简并,并采用多普勒激光测振仪对样机进行了振动测试,测试结果与仿真结果基本一致．样机的机械输出特性测试表明,样机的最大转速为268r／rain,最大输出力矩为1．1N·m．     

斜槽式模态转换型超声电机振动分析及性能

针对一种新型的模态转换型超声电机,提出了通过改变工作频率实现模态转换型超声电机正/反向转动的方法.利用通用有限元分析软件ANSYS对电机定子进行了模态分析和谐响应分析,仿真结果揭示了电机在不同工作频率下实现正/反向转动的原理以及影响电机正/反转的主要结构参数.根据分析结果设计制作的模态转换超声电机原理型样机可实现正/反转,正转频率为53150Hz,空载转速为852r/min,堵转力矩为0.2N·m;反转频率为60345Hz,空载转速为100r/min,堵转力矩为0.04N·m.     

欧拉公式的扩展

基于工程上的需要,本文集中研讨了一端为固定端,另一端为铰支端的阶梯形变截面压杆的稳定性计算问题。根据弹性理论,利用有限差分法和外推法,给出了这类压杆临界力的近似计算公式 P_(cr)=T(EJ_1)/(l_2)。借助于电子计算机大量计算,列出了特征系数 T 值表,从而把等截面压杆的欧拉公式扩展到阶梯形变截面压杆理论公式,为工程优化设计提供了理论依据。     

立式超声珩磨装置的温度场

本文通过理论分析和实验测试方法研究了立式超声珩磨装置的温度场.结果表明,立式超声珩磨装置的主要热源是弯曲振动圆盘,其次是变幅杆输出端的发热.对弯曲振动圆盘和变幅杆输出端施加冷却液后,其最高温度只有40℃,操作工人可以接受.同时,频率漂移量减少了39.6％.     

超声波在圆柱斜槽传振杆中的传播特性

基于平面简谐纵波传播理论,分析超声波在圆柱斜槽传振杆中斜槽处发生波型转换的原因,揭示开斜槽圆柱传振杆发生纵扭的机理,建立超声波在不同材料的斜槽圆柱传振杆中纵振振幅、扭振振幅与入射角的关系。通过对开有3个斜槽传振杆的振动测试表明,斜槽传振杆能够产生纵扭振动,且振动与超声波入射角存在一定关系,这为纵扭斜槽变幅杆和传振杆的设计提供了参考依据。