矩形板压电振子振动有限元分析

利用有限元法，对具有四个凸起的矩形板压电振子的振动状态进行了解析计算，并根据其振动特点，重新选择结构参数制作了超声矩形板马达，结果大大提高了这种马达的转速和效率等性能。     

弯扭复合模态超声电机振子的优化设计

针对目前超声电机振子主要采用纵振或弯振复合而较少采用扭曲振动的形式,该文设计了一种弯扭复合模态的超声电机振子,该振子的振动模态由一阶扭转振动模态和二阶弯曲振动模态耦合而成.采用有限元法对二阶弯曲振动模态和一阶扭转振动模态固有频率在不同振子尺寸参数下的规律进行分析,并将这些规律拟合为两个多维函数的基础上,以提高二阶弯曲振...     

基于面内弯曲模态直线超声电机振子研究

提出了一种矩形振子面内弯曲模态直线超声电机,分析了振子面内弯曲模态的激发原理及电机的驱动机理。运用动力学分析法,建立了矩形振子的动力学模型,分析讨论了振子结构参数及弹性体材料对振子模态频率的影响,并进行了相应的扫频实验研究。动力学计算与实验测试结果比较表明,在自由边界条件下,理论分析结果与实测结果基本一致,研究结果为利用面内模态直线超声电机的设计提供了依据。     

圆环凸起型压电振子的振动分析

利用有限元法解析并模拟了具有凸起圆环型压电振子的振动状态，给出了结构参数对振型及共振频率的影响关系，提出了有效振型的概念，测试了实际振型并制作了马达样机。     

单晶压电振子结构二维优化设计

为优化单晶压电振子结构,提高其在特定工作环境要求下的能量转化效率,建立了输出电荷量的振子形状函数的理论模型。综合考虑发电效能、工作面积、结构体积及紧凑度在实际应用中的重要度,通过对各个因子的无量纲化处理,建立了单晶压电振子的评价函数。以某特定风动能环境下的风力压电发电机为例,对压电振子进行了二维优化设计,理论计算结果表明,相比于等截面矩形悬臂梁式压电振子,优化结构的发电量提高了51.8%,工作面积及结构体积分别减小了11.75%,30.41%。与一维优化的梯形压电振子相比,综合性能也有一定提高。但利用有限元软件对优化压电振子进行振型分析发现,其固有频率相比于矩形振子有所提高,使得在较低振动频率环境中的应用受到一定限制。     

梳状齿环形压电振子振动的有限元分析

利用有限元法对具有梳状齿的环形电压振子进行了计算,分析了行波马达不同结构参数对压电振子动态特性的影响,绘制了各参数对压电振子固有频率的影响曲线,进行了马达试验,分析结果与试验结果基本符合,可作为这种振子设计的依据。     

基于大质量法的谐响应有限元分析

介绍了基于大质量法的谐响应有限元分析方法。通过大质量法使得在谐响应分析中能够直接施加加速度载荷。通过对FR-4印制板进行模态分析,研究了质量点的质量大小、数目以及施加的位置对结构固有频率的影响。基于大质量法和模态叠加法对印制板进行正弦扫频振动分析,并与完全分析法的计算结果进行比较,验证了大质量法的可行性和高效率。另外,分析表明是否选取质量点的刚体运动对应的模态决定了结果是绝对解,还是对质量点的相对解。     

行波超声马达压电振子的分区与极化工艺

提出并研制了一种新型定子结构的圆板型波超声马达，针对压电振子的分区和极化工艺，提出了一种不同于传统方法的新设想。对实验马达测试表明，提出的新设想具有优越的工艺性和实用性。     

新型纵弯超声电机振子的设计与分析

提出了一种新型纵弯超声电机振子结构,本振子分为两组进行激励,通过控制输入激励信号,实现在振子上激励出在时间上相差π/2的纵弯模态响应,纵弯模态响应叠加在振子驱动足上产生椭圆运动轨迹,进而通过驱动足和动子之间的摩擦作用,使动子产生运动。该文在分析该振子工作机理的基础上,建立了纵弯振子的参数化有限元模型,通过模态分析进行模态特征频率的结构参数灵敏度分析,最终实现振子的纵弯模态的匹配。并对振子驱动足表面质点振动轨迹进行了分析,瞬态分析得到振子驱动足表面质点运动轨迹接近理想的椭圆轨迹,分析结果为物理样机的研制提供了理论依据。     

双弯曲型压电振子的振动解析

对双弯曲型直线与旋转超声波马达振子的振动状态进行了解析计算，与有限元法计算的结果作了比较，从理论上说明了将拨齿与基板分割计算进行设计是合理的。给出了铰支结构压电振子直线马达的试验结果。     

多向复合超声换能器有限元分析与试验

超声换能器是微电子封装技术的核心执行元件,为解决传统一维纵振超声换能器键合效率低、键合面不均匀及键合点不牢靠等问题,采用ANSYS仿真软件建立换能器有限元模型进行模态分析及谐响应分析,设计了一种可同时实现轴向纵振、水平弯振及竖直俯仰振动的40 kHz多向复合夹心压电式超声换能器。其中,压电部分由整圆环和可单独激励的1/4圆环陶瓷片组成。利用阻抗分析仪实物测试,得到换能器纵振、弯振及俯仰振动的阻抗-频率特性曲线。结果表明,测试值与仿真值基本一致,且结构性能参数均符合键合要求,验证了该结构的合理性。     

含有残余应力的超声电机定子有限元分析

为研究炮弹发射过程中高速过载冲击所产生的残余应力对舵机超声电机定子的影响,该文采用有限元ANSYS对超声电机定子进行过载冲击仿真分析,加载高过载加速度使其内部产生残余应力,并在超声频率段(30～50 kHz)内进行模态分析.初选定工作模态,当频率段为39～42 kHz时,在模态分析的基础上进行谐响应分析,进一步验证初选...     

基于半功率带宽法的行波超声电机谐响应分析

该文以本单位研制的中空行波超声电机定子为对象,进行了有限元建模及谐响应仿真,发现定子阻尼比的设置对仿真结果的准确性影响较大。通过多普勒激光测振系统测得定子模态参数,利用半功率带宽法求出定子模态阻尼比,代入模型后仿真跟实测结果基本吻合,工作模态B_(011)频率仿真误差为1.66%,振幅仿真误差为4.61%。将定子齿特征参数化,分析了齿距和齿高对定子模态的影响。根据低转速、大扭矩的电机设计目标选取了合适的齿参数,加工出新定子实物。基于同样阻尼比再次进行有限元仿真并对新定子进行激光测振,对比得到工作模态B_(011)频率仿真误差为0.62%,振幅仿真误差为1.94%,验证了有限元谐响应仿真的准确性。此外,对原定子和新定子组装的电机进行性能测试,后者最高空载转速降低了30%,堵转扭矩提升了20%,符合预期设计。准确的参数化有限元模型有助于促进超声电机的快速化设计,提高了对符合电机目标功能的设计参数的选择效率。     

基于复合材料超声直线电机振子的有限元分析

用有限元数值分析法,研究了一种利用各向异性的复合材料作为振动体的超声直线电机模型.首先,在各向异性复合材料振动体的振动解析基础上,建立碳纤维增强型复合材料(CFRP)振动体的数值分析模型;然后,研究复合材料超声直线电机的多种振动模态;最后,分析CFRP纤维角不同时对电机性能的影响.结果表明,电机在B(1,1)振型下具有最简振动模态,CFRP的纤维角为45°时电机工作性能最好.表明有限元法是研究复合材料超声直线电机的有效方法.     

超声横波检测的有限元模拟计算与分析

为探讨有限元方法研究超声横波检测问题的可行性与有效性,设计了斜探头检测带横孔试块的计算模型,利用Ansys软件使用二维平面应变模型进行了有限元计算。作为对照,利用声线法计算了声波的传播路径及波型转换情况,利用光弹试验观测了声波与横孔的相互作用。计算与分析结果表明,有限元计算结果可揭示出声波的传播规律,可观测到声波在界面上的反射、折射规律,可将声波与缺陷相互作用的前后过程可视化显示;超声横波检测的有限元模拟计算结果与声线法、光弹试验的结果,具有良好的吻合性。     

超声轴承用压电换能器结构设计与有限元分析

提出了一种超声轴承用新型径向挤压式压电换能器,对换能器的机电特性进行了有限元分析。明确了有限元建模方法,从模态分析角度分析压电换能器的谐振频率和径向最大振幅,依据模态分析结果对压电换能器的幅频特性进行谐响应分析,采用正交试验法对换能器结构进行优化设计,制作最佳结构压电换能器样机,并进行工作频率测试。实验结果表明,换能器径向振动谐振频率的有限元计算值与实验结果具有良好的一致性,证明了有限元计算的正确性,为超声轴承用压电换能器的设计研究提供重要价值。     

加速度地震检波器简谐振子有限元分析

介绍简谐振子的工作原理。利用ANSYS软件,采用有限元法创建了简谐振子质量块的实体模型,选择单晶硅作为简谐振子中质量块的材料;设置了模型的材料属性,采用智能分网的方式对模型划分网格,并对质量块模型施加沿x轴水平方向载荷,进行三维的静力分析和模态分析。静力分析得到实体模型的总位移是0.236×10-19μm;模态分析时只对前四阶模型进行了分析,根据其振型图及其总位移的应力云图,得到实体模型的二十阶振动模态的频率是78 001Hz,二十阶的总位移是0.122×10-6μm。