大尺寸立方体开槽超声塑料焊接工具头的优化设计

谐振频率、频率间隔性、振幅均匀度是大尺寸超声塑料焊接工具头设计中的几个主要指标。基于工程实际,以工具头纵向长度、槽宽度及槽长度为设计变量,纵向谐振频率和频率间隔值为状态变量,振幅均匀度为目标函数,利用有限元软件ANSYS的参数化分析技术,对大尺寸立方体超声塑焊开槽工具头进行了优化设计。结果表明,该优化方法能很好地解决大尺寸超声塑焊工具头的设计问题,既提高了设计效率,也降低了设计成本。     

大尺寸工件量规的公差和设计

研究大尺寸工件量规的公差和设计等有关问题，提出了大尺寸工作量规设计的精度等级法，列举了实例计算，为大尺寸工件量规研究和设计提供了重要资料。     

多孔矩形六面体超声变幅器设计与仿真分析

矩形六面体超声变幅器具有丰富的谐振频率有利于实现工件的辅助超声振动,但需要对矩形六面体结构进行优化设计,通过在矩形六面体内设置圆柱形孔使其振动特性满足工件辅助超声振动的要求。采用表观弹性法设计矩形六面体辐射面的基本尺寸,利用有限元法研究圆柱形孔高度、数量和直径对矩形六面体超声谐振特性和辐射面振幅的影响规律。结果表明,在尺寸为137.3×121.2×40 mm的矩形六面体中均匀分布9×9个直径为7 mm的竖直圆柱形通孔时,工作频率为20 kHz,在辐射面中心区域可获得均匀的Z向位移,适合负载工件实现辅助的垂直超声振动。     

具有开槽结构的大尺寸立方形超声塑料焊接焊头的设计

提出一种具有开槽结构的大尺寸立方形超声塑料焊接焊头的设计方法,并对其进行了实验验证.首先通过合理开槽将大尺寸立方形焊头划分为若干单元,然后将各焊头单元和立方形半波振子比较,利用等效机械阻抗的概念得出焊头单元的频率方程,其间考虑了耦合振动的影响.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具有开槽结构的大尺寸立方形焊头,结果表明焊头谐振频率的实测值和理论值吻合得很好.     

大尺寸刚性试板抗裂性试验的拘束度研究

本文采用有限元计算和试验测试两种方法对大尺寸刚性试板抗裂性试验的拘束度进行了研究,结果表明,两者的拘束度结果吻合良好。试验焊缝中间的拘束度最大,试验焊缝两端的拘束度最小;局部横向加强筋位置的拘束度大,而远离加强筋逐渐变小。     

稀土超声换能器特性研究

换能器是功率超声最基本最重要的器件，寻找、开发新材料是发展新型换能器的重要途径。稀土超磁致伸缩材料Tcrfcnol-D具有优良性能，本文采用四端网络法和有限元ANSYS软件对稀土超声换能器进行了理论设计与分析，并制作了一种单独稀土超声换能器振子和带变幅杆的稀土超声换能器，其性能与压电换能器相比显示出了独特的优越性。     

大空间坐标尺寸测量研究的现状与发展

大空间范围内的坐标尺寸测量是大型装备制造及精密工程安装的基础支撑技术之一,也是精密测量技术的热点和难点问题.随着当前重大基础装备工业的快速发展,大空间坐标尺寸测量的重要性和迫切性日渐突出,现有的测量方法和技术已经不能满足应用要求,必须发展新的测量方法和仪器设备,以此为背景,结合正在发展的大尺寸组合式测量方法,阐述了大空间坐标尺寸测量的应用现状、组合式测量方法、全局空间测量与控制等几方面问题,试图反映该技术领域的技术现状、关键问题和发展趋势,为相关研究和工程应用提供部分参考依据.     

大尺寸余弦形超声变幅杆的设计

通过瑞利的近似理论假设,对大尺寸的余弦形变幅杆的纵向振动的共振频率进行了修正,得到了修正频率表达式。利用有限元软件ANSYS对一组大尺寸的余弦变幅杆进行模态分析。并发现当R1/L〉0.5时,振动时伴随有弯曲振动或扭转振动,振动较为复杂,此时瑞利理论不再适用。但需要指出的是,与一维理论相比,修正后的值适用范围更大,因此对大尺寸的余弦形超声变幅杆的工程计算具有一定的指导意义。     

2 m级大尺寸高温合金机匣精密成形工艺研究

目的 为满足某型号燃气轮机用2 m级大尺寸高温合金机匣整体精密成形的要求,在保证组织与性能均匀性的同时,进一步提高材料利用率.方法 通过数值模拟优化环件精密成形工艺,对制坯及环轧过程的热力参数进行分析,并将其与组织性能结果进行对比.结果 通过胎膜制坯+异形环轧成形大尺寸高温合金环锻件,锻件成形完整,热力参数分布均匀,显...     

基于间接边界元法的管形振子双管布阵优化

在分析管形振子结构及工作模式的基础上,对其在反应器内辐射声场的计算模型进行合理简化,利用间接边界元法计算了单个管形振子的辐射声场,通过实验验证了该计算方法的有效性。以两个管形振子在圆柱形槽中的布阵为例说明了布阵的优化方法。首先利用间接边界元方法计算了该系统的声场,然后以声场中一些平面上的声压平均值作为评价依据,比较了振子间距不同时的声场强弱,并通过观察振子间距不同时的声场分布情况判断声场的均匀性,从而达到优化布阵。实验结果表明该优化方案是可行的,为管形振子的工程应用提供了一定的技术依据。     

有限元简化模型应用于超声换能器模拟分析

依据有限元方法的基本物理思想,在某些不需要计算辐射声场的准确声学参数和波束特性的工程应用方面,对流体模型进行充分简化,提出了简化模型处理的有效方法,利用该方法对超声换能器进行模拟分析,并进行了样品的制作和测试,实测结果与模型简化分析处理的结果基本一致。可以证明,用该方法进行换能器的优化设计是可行和高效的。     

微超声振动细胞切割系统中变幅杆的分析与设计

针对细胞微超声振动切割系统对超声变幅杆的要求,将等截面圆柱形阶梯变幅杆的一端替换成圆锥形变幅杆构成一种复合圆锥阶梯形变幅杆。由任意变截面杆纵向振动的波动方程出发,推导了复合圆锥阶梯形变幅杆的基本理论参量,设计了超声变幅杆的基本结构,给出其制造尺寸。并应用有限元法对变幅杆进行了模态分析,得到了共振频率和位移节点等重要参数。     

U槽式大尺寸圆形超声塑料焊接模具

介绍了在大尺寸圆柱体上开U形槽从而得到大尺寸圆形超声塑料焊接模具的方法,此法是该圆形塑料焊接模具的一个解决方案。可以改善其端面的振幅均匀性;以模具共振频率和输出端面振幅均匀性为指标,利用商用有’限元软件,给出了这种模具的设计路线;该模具的设计,可利用商用有限元软件,以其输出端面振幅分布均匀性为目标函数,应用子问题近似法进行优化。计算结果进行了实验验证,结果表明计算结果与实验结果有很好的一致性。     

大尺寸矩形截面幂函数复合变幅杆的研究

利用传输矩阵法,计算得到了幂函数复合变幅杆一维纵振动的频率方程,并在此基础上运用表观弹性法分析了大尺寸矩形截面幂函数复合变幅杆,得到了考虑横向耦合振动后的谐振频率方程,最后利用有限元软件ANSYS对三组变幅杆进行了模态分析。结果表明：变幅杆谐振频率的计算值与模拟值符合得很好,与一维理论相比,考虑横向耦合振动的二维理论具有更高的精确度。     

Modelling of ultrasonic consolidation using a dislocation density based finite element framework

A dislocation density based constitutive model has been developed and implemented into a crystal plasticity quasi-static finite element framework. This approach captures the evolution of dislocations and grain fragmentation at the bonding interface when boundary conditions pertaining to the Ultrasonic Consolidation process (UC) are prescribed.

The model is initially calibrated using experimental data from published refereed literature for simple shear deformation of a single crystal pure aluminum and uniaxial tension of a polycrystalline Aluminum 3003-H18 alloy. The model has then been extended to predict the results of an Al 3003- H18 alloy undergoing UC. Good agreement between the experimental and simulated results has been observed for the evolution of linear weld density and embrittlement due to grain substructure evolution. For computational time efficiencies, a novel time homogenisation approach has been followed which significantly reduces the computational overhead.     

单振子二自由度球面马达的运动机理

利用矩形板形压电振子的两种振动模态,构建了一种采用单片压电振子驱动球形转子,形成两个旋转自由度的压电球面超声马达,对马达的作用机理进行了仿真分析和试验验证.利用有限元法对马达的矩形板压电振子的振动模态、共振频率进行了分析计算,仿真结果表明矩形板压电振子能够形成振型清晰的B32和B23振动模态,模态频率分别为49.127 kHz和49.756 kHz.对压电振子上每个凸起与球形转子之间的接触点的运动轨迹进行了计算机仿真,并对仿真结果进行了试验验证.分析结果表明各接触点能有效形成时序合理的椭圆运动轨迹,作为支撑足的一组凸起的变形量占作为驱动足的一组凸起的变形量的30%,能够用于驱动球形转子形成二自由度转动.仿真分析和试验结果证明了二自由度球面马达球形转子形成二维运动的作用机理.     

U形试块残余应力超声检测及有限元分析

为验证超声检测残余应力的精度与检测深度问题,该文提出并设计一种能够施加定值载荷应力的U形试块来模拟构件中的残余应力。通过残余应力超声检测系统激励5 MHz、4 MHz等其他不同频率的超声换能器,对U形试块在缺口施加拉压载荷,使试块处于闭合、张开的不同状态来模拟构件中的拉压状态,对U形试块的上表面不同位置和后侧面不同深度处的应力值进行超声残余应力无损检测。同时将其检测结果与同等条件下ABAQUS有限元仿真分析的结果进行对比,验证该系统对表面残余应力及试块内部梯度残余应力检测的准确性。另外,该试块也为残余应力超声检测系统的校准提供方法。