解析带有加工工具的超声复合变幅杆的优化

对于传统的带有加工工具的超声复合变幅杆的求解来说，具有很大的局限性，因此求得的结果不够精确，可以利用有限元法，设计并优化带有加工工具的复合变幅杆，对其性质进行分析，同时也要在保证其工作应力在相应材料允许的范围前提下，来得到最佳放大倍数以及谐振长度，来优化多个复杂形变幅杆。     

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。     

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。     

超声纵-扭复合空心变幅杆的振动特性分析

超声纵-扭复合振动加工具有加工效率高、切削力及切削热量较低、可降低刀具磨损等优势,而纵-扭复合空心变幅杆可提供较好的冷却和排屑效果。利用四端网络法设计了圆锥过渡空心复合变幅杆,在其锥面开设螺旋沟槽作为"模态转换器",从而在变幅杆末端成功输出纵-扭复合振动。通过有限元仿真探究了螺旋沟槽数目n、螺旋沟槽角度θ及沟槽槽宽w对谐振频率f的影响规律及敏感度,结合中心孔直径d对变幅杆节点位置、谐振频率f、放大倍数m、扭纵分量比i等的影响规律,针对开设沟槽后频率偏移问题,提出一种谐振频率修正方法,并设计试验进行了验证。     

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。     

单一变幅杆的设计分析

超声变幅杆是超声加工设备中超声系统的重要组成部分之一。通过合理的设计,变幅杆才能将输入的振动放大合适的倍数后再传递出去。单一变幅杆在设计时需要考虑诸多问题。本文为了研究方便,设定变幅杆为理想状态,以此来分析变幅杆的性能参数。以圆锥变幅杆为例,分别讨论了变幅杆无负载条件下和有负载条件下的情况,并利用谐振方程进行了设计计算。本文还通过计算研究了简单形状的加工工具头对变幅杆的影响。通过定性分析讨论了变幅杆参数变化以及工具杆与变幅杆连为一体的利弊。     

带有加工工具的阶梯形超声变幅杆设计分析

设计了带加工工具的阶梯形超声变幅杆。鉴于传统的带有加工工具的超声变幅杆设计计算的不准确性,运用ANSYS Workbench软件,设计带有加工工具的超声变幅杆并进行模态分析,并在此基础上优化设计,运用阻抗分析仪验证设计结果的准确性,为设计带加工工具的阶梯形超声变幅杆提供了新思路。     

超声珩齿复合变幅器设计及其动力学研究

在超声珩齿加工中,由变幅杆和被加工齿轮组成的变幅器的设计是一项关键技术,探索新型变幅器显得非常重要。基于变截面复合变幅杆纵向振动波动方程和中厚圆环板弯曲振动位移方程,根据复合变幅杆与中厚圆环组成的超声珩齿复合变幅器的非谐振性和边界条件,推导了系统的谐振频率方程,利用数值计算对设计参数、谐振频率、变幅杆及圆环振幅分布等进行研究,同时分析了变幅器几何参数对系统谐振频率的影响。结果表明,有限元分析结果与理论计算结果和实验测试基本一致,系统谐振频率随复合变幅杆各段长度的增加而减小;当复合变幅杆大小端半径比和各段长度保持不变时,系统谐振频率随两端半径成比例地增加而增加;其他参数不变时随圆环厚径比地增加而增加,其结论不仅证实了非谐振理论的正确性,而且为超声珩齿变幅器的设计和应用提供了理论依据。     

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.     

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。     

带轴锥齿轮超声研齿振动系统的设计与试验

为了满足带轴锥齿轮超声研磨加工的谐振频率要求,利用波动理论对不同结构的3种带轴锥齿轮的超声变幅系统进行谐振设计,建立了统一的谐振频率方程,并对位移放大系数和最大应力进行了比较。运用有限元方法,对由复合变幅杆和换能器组成的超声激励-变幅振动系统进行了模态分析和谐响应分析。最后对超声振动系统进行了阻抗分析和频率测试。试验结果表明：实际超声振动系统的谐振频率为23.269kHz,与设计频率误差约1.17%,试验结果与有限元分析和理论分析结果基本吻合,验证了理论设计的准确性。     

基于ANSYS的矩形截面阶梯型变幅杆有限元分析

文章推出了矩形截面阶梯型变幅杆的力学模型及频率方程．应用ANSYS软件对给定长度的变幅杆固有频率进行了模态分析及谐响应分析，井通过其后处理功能得到了小端面的相对位移．由此计算振幅放大系数及固有频率．得到的结果与传统理论结果符合的较好。     

一种新的大尺寸长条形超声塑焊开槽焊头的设计方法

提出了一种大尺寸长条形超声塑焊开槽焊头的设计方法,并对其进行了实验验证。首先将长条形焊头合理划分为若干单元,从而把结构复杂的开槽焊头的设计转化为结构简单的焊头单元设计;然后将焊头单元和考虑了耦合振动的等截面半波振子比较,利用等效机械阻抗的概念得出了焊头的频率方程;最后利用该方程研究了开槽数、槽宽度以及槽长度等因素对焊头振动特性的影响。按此方法设计加工了几组大尺寸长条形开槽焊头,实验结果表明焊头共振频率的实测值和理论值符合很好。     

指数型超声变幅杆有限元分析与试验

针对传统解析法设计的变幅杆不能直接运用于超声振动系统,变幅杆结构需要修正的问题,采用有限元分析的方法对指数型超声变幅杆进行了优化设计,确定出变幅杆的最后结构,使设计的变幅杆符合实际应用要求;依据设计制造了一批变幅杆,并进行了谐振频率测试。测试数据经统计分析后,其结果表明有限元分析法设计的变幅杆可以较好地满足使用要求。     

组合式爆炸容器振动特性与破坏模式分析

从分析载荷的频谱特征入手，通过有限元模态分析与实验结果的对比，对容器壳体可能的破坏模式进行了分析，给出了由爆炸容器的薄弱模态作为判定其壳体结构破坏主要模式的方法，为预估组合式爆炸容器的破坏模式作了一些探索。研究表明容器壳体结构的薄弱模态与激励载荷的频谱特性有关。对爆炸容器壳体的振动特性分析不仅可以确定其主要扳型，而且可以得到不同位置的应力相对量，进而估计出可能的破坏区域和薄弱环节，为爆炸容器的设计提供参考依据。     

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.     

超声珩齿的变幅杆设计与有限元分析

推导了不同形状函数变幅杆的四端网络表达式,完成了超声珩齿振动系统的结构设计.利用ANSYS软件进行了动力学分析,验证了设计的变幅杆可满足系统谐振的要求.中空变幅杆可有效地提高变幅杆的放大比,为大孔径齿轮的高效珩齿的变幅杆设计提供了一种新方法.     

GD-1300上悬式离心机转鼓的应力分析与优化

运用有限元分析软件ANSYS对上悬式离心机关键部件-转鼓在正常工作状态下进行了分析,找出了该转鼓的危险点所在位置,对转鼓的结构进行了改进;并运用有限元分析软件对改进后的转鼓进行校核.结果表明改进后的结构满足强度和刚度要求.将CAD和ANSYS软件进行联合的方法能够发挥各软件的优势,缩短研发周期,得到精确结果.     

Extrusion die design for flow balance using FE and optimization methods

An approximate model has been developed to improve our understanding of flow control at the exit of an extrusion die. This paper deals with the design of traditional die flow correctors used in flat-faced aluminum extrusion dies. The numerical model uses the finite-element method combined with techniques of mathematical programming. Analytical sensitivities have been developed from the discretized finite-element equations in order to compute the necessary derivatives during optimization. The model includes thermal effects, and the extruded material is assumed to be strain-rate and temperature dependent.