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。     

超声波加工中变幅杆的设计方法分析

变幅杆是超声加工振动系统中的一个重要组成部件。利用ANSYS软件对圆柱圆锥复合型变幅杆进行了模型建立、单元选择和网格划分,并通过谐响应分析得出变幅杆输出端面产生的位移响应。分析可知有限元法能有效提高所设计的变幅杆的整体性和适应性。     

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。     

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。     

变幅杆解析型曲面的数控车削编程方法研究

针对变幅杆解析型回转曲面加工精度与效率不高的问题,研究了其循环指令与宏程序相结合的手工编程方法,加工了变化截面的变幅杆,通过谐振特性实验,验证了其宏程序编程与制造的准确性。此编程方法适用于系列变化的超声变幅杆加工,解决了变幅杆的加工精度问题,有助于提高超声变幅杆的加工精度和效率。     

具有复合型工具的超声加工声学系统设计北大核心

针对传统加工硬脆材料和复合材料时,会产生加工难度高、加工效率低、加工质量差等问题,对旋转超声加工技术加工硬脆材料和复合材料时采用的具有复合型工具的旋转超声加工声学系统进行了研究。阐述了旋转超声加工的工作机理;运用Pro/E软件对新型旋转超声加工声学系统进行了结构设计;选定夹心式压电换能器,根据四端网络法、放大系数方程和频率方程设计出了1/4波长的新型复合变幅杆,依据等效质量法设计出了新型电镀金刚石复合刀具;利用ANSYS Workbench软件对新型复合变幅杆和新型复合刀具进行了模态分析,得出了模型最优解;通过硬脆材料实验对该超声加工的声学系统进行了验证。研究结果表明:变幅杆和刀具在频率20k Hz左右时振幅达到最大,是理想振型;该声学系统的设计可以满足加工硬脆材料和复合材料的要求。     

具有复合型工具的超声加工声学系统设计

针对传统加工硬脆材料和复合材料时,会产生加工难度高、加工效率低、加工质量差等问题,对旋转超声加工技术加工硬脆材料和复合材料时采用的具有复合型工具的旋转超声加工声学系统进行了研究。阐述了旋转超声加工的工作机理;运用Pro/E软件对新型旋转超声加工声学系统进行了结构设计;选定夹心式压电换能器,根据四端网络法、放大系数方程和频率方程设计出了1/4波长的新型复合变幅杆,依据等效质量法设计出了新型电镀金刚石复合刀具;利用ANSYS Workbench软件对新型复合变幅杆和新型复合刀具进行了模态分析,得出了模型最优解;通过硬脆材料实验对该超声加工的声学系统进行了验证。研究结果表明:变幅杆和刀具在频率20k Hz左右时振幅达到最大,是理想振型;该声学系统的设计可以满足加工硬脆材料和复合材料的要求。     

圆柱圆锥型变幅杆的设计

超声波加工广泛用于玻璃、陶瓷等硬脆性材料,其重要部件——变幅杆直接影响着加工效率。为了有效地将振幅放大并传递到工具头,就需要对变幅杆进行设计和计算。当变幅杆的固有频率等于工作频率时,变幅杆的振幅达到最大,这时对于圆柱圆锥复合型变幅杆可利用波动方程分别求解出圆柱段和圆锥段的共振长度,从而计算出整个变幅杆的长度。     

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。     

圆锥形超声变幅杆的设计及实验分析

基于质点和简单机械振动系统的基本原理,根据波动方程及传统变幅杆设计理论设计了用于超声加工设备的变幅杆。通过有限元分析软件ANSYS对变幅杆结构进行模态分析和谐响应分析,并对其结构进行优化,以获得性能良好的变幅杆设计参数。最后根据优化参数制造出变幅杆,并进行了阻抗分析和激光测振仪分析,进而对变幅杆进一步修正,以得到性能良好的变幅杆。     

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。     

超声变幅杆的设计与性能分析

利用变幅杆的理论设计公式,通过计算机辅助设计,计算出复合型变幅杆的谐振长度及位移分布等;并利用有限元对变幅杆进行模态和谐振分析,得到的结果与理论值通过位移分布曲线,可以直现地看到满足正弦波曲线,其精度满足工程设计的需要.     

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。     

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.     

超声振动特性在磨削加工系统中的应用

将超声振动特性应用于磨削加工系统中变幅杆的设计,利用振动模态分析和谐振响应分析方法,研究了超声磨削谐振系统和变幅杆的动态特性,确定了变幅杆的共振频率及在该频率下的谐振响应状态,求出了变幅杆自由端面在谐振状态下的振幅,由此获得了变幅杆的振幅放大系数。据此设计了最佳形状的变幅杆,并通过仿真分析验证了其设计合理性。     

蜂窝复合材料超声辅助切割工具设计

在蜂窝复合材料超声辅助切割系统设计中,针对大变幅系数超声变幅杆的设计及其与加工工具配合的问题,基于“代替法”,结合有限元评估技术,建立了超声变幅杆和加工刀具的连接结构设计方法。首先,基于超声辅助加工原理,设计了具有大变幅能力的阶梯-悬链型复合变幅杆。然后,基于“代替法”,研究变幅杆长度减小对变幅杆声学性能的影响规律。进而,基于有限元仿真技术,研究装配后声学系统的声学性能。最后,采用设计的超声辅助切割系统对蜂窝材料进行切割加工实验研究,发现切割面无毛刺,加工过程无粉尘产生,从而验证了设计的超声辅助切割声学系统的有效性。     

圆柱圆锥复合型变幅杆的有限元分析

变幅杆是超声波加工中一个重要的组成部分,为了把变幅杆振幅放大和有效的把声能传递给负载,就需要对其进行动力学分析。但复合型变幅杆的截面变化复杂,传统的分析方法求解起来比较困难,甚至有些是无法求解的。通过采用有限元的分析方法,对复合型变幅杆进行模态分析找出在超声波发生器的激振频率范围内的共振频率。在此频率下对变幅杆输入端施加一个随时间按正弦规律变化的振幅,进行谐响应分析得出在输出端的振幅,从而得到变幅杆的放大比。并可求解出变幅杆在承受随时间按正弦规律变化的轴向载荷时的稳态响应,保证了变幅杆可靠有效的工作,从而提高了超声波加工效率。     

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.     

超声振动的挤滚压光整加工变幅特性分析及应用

提出了一种针对机械加工中轴类零件外圆表面加工的新型超声振动挤滚压式加工方法。介绍了超声振动挤滚压式强化的加工原理及特点;分析了该工艺的加工特性与超声换能的聚能作用;进一步从金属表面微观塑性变形机理等方面进行探索;同时利用数学模型建立变截面杆纵向振动的波动方程,推导出圆锥型复合变幅杆频率方程和放大系数的计算公式;阐述了变幅杆的变幅特性及其设计参数间相互的关系,并通过实例验证变幅杆的尺寸设计参数。结果表明,该方法能提高零件表面加工质量。