一种适用于声化学的新型复合超声变幅杆

提出一种新型复合超声变幅杆,该变幅杆总长为一个波长,由五段组成,其中三段为等截面圆柱杆,两段为变截面圆柱杆。给出了该类复合变幅杆的设计方法,并计算了两个实例。结果表明,和普通使用的半波长复合变幅杆相比,该类复合变幅杆具有在不减少甚至增大辐射面积的情况下放大振幅的特点,这对提高整个超声系统的辐射声功率和辐射效率具有积极意义。此类复合变幅杆特别适合在声化学等超声液体处理领域使用。     

超声变幅杆节点优化设计

介绍了利用ANSYS有限元软件优化设计变幅杆节点位置及确定超声变幅杆固定位置的方法,并与传统的方法进行了比较。     

扭转振动超声变幅杆计算及其等效电路

在平面波近似条件下,对几种常用的扭转振动半坡变幅杆(截面极惯性矩变化规律为圆锥、指数及悬链线型)进行了系统的理论分析。导出了变幅杆的等效电路,得出了变幅杆的输入机械阻抗、共振频率方程及振幅放大倍数的数学表达式。文中理论分析及所得结果可作为设计或计算扭转变幅杆的理论基础和依据。     

计及应力螺栓的超声换能器和变幅杆及其组合的性能计算

本文提出一种可对计及应力螺栓的超声换能器和变幅杆任意组合进行计算的数学模型,组合件按其形状分割,变幅杆按其形状函数分为若干段,各段用统一的网络等效,对不同的网络连接方式进行简化,最后由简化的总等效四端网络二端电学或力学量的两两之商求得一系列性能参数。对以上方法可编制灵活的计算程序,因而能方便地计算组合件任意λ/4或λ/2振动节的谐振频率和电流或速度传递函数。通过一个实例作了验证性的计算,并与常规解析法作了比较,获得了基本一致的满意结果。     

四端网络法统一变幅杆的性能参量

超声变幅杆是超声加工装置中的一个重要的组成部分,其种类较多,且每一种类的各项参数计算较复杂和繁琐,给实际设计带来困难。利用四端网络的方法,对各类型变幅杆的性能参量,包括频率方程、放大系数、位移节点、输入阻抗等性能参量进行了统一表达,大大简化了变幅杆的计算,便于工程设计。     

一端带有圆柱杆的复合纵振超声变幅杆的简明设计理论

对一端带有圆柱杆的各种复合型纵振超声变幅杆，用“替代法”（在变幅杆的两端面处，利用机械阻抗相等的办法），求出其谐振频率方程，使设计简单化。为便于应用，本文求出了此种类型的多种复合型变幅杆的谐振频率方程。     

超声变幅杆解析法设计的可靠性研究

本文提出了用有限元法验证变幅杆解析法设计的可靠性，对三种类型的变幅杆先作解析法设计；然后利用有限元分析软件ANSYS进行模态分析，确定了变幅杆的固有频率，计算了固有频率与工作频率之间的相对误差，以此来评价解析法设计的可靠性；并分析了影响解析法设计可靠性的两个基本因素。     

A2 弯曲振动变幅杆的设计

按照一般的变幅杆设计理论，超声弯曲振动变幅杆的设计将会非常复杂，为满足工程上的需要，我们在本文中给出一种简单的近似有效的弯曲振动变幅杆的设计方法，并以弯曲理论来分析其放大倍数，在考虑了转动及剪切形变的影响后，还阐述了更精确的设计理论，通过实验发现实测的变幅杆谐振频率很接近于理论设计值。     

余弦形负载超声变幅杆输入阻抗特性的研究

研究余弦形负载超声变幅杆输入阻抗特性。求解了加负载时四种超声变幅杆的输入阻抗,得到加负载时输入阻抗和M"obius变换参数的统一算式。当变幅杆的输入抗分量为零时,计算了余弦形负载变幅杆的纵向振动共振频率方程和放大系数。由输入阻抗的表达式讨论了此类变幅杆的工作稳定性条件和相对阻抗相等点,对余弦形变幅杆的实际应用有一定的参考意义。     

A2弯曲振动变幅杆的设计

按照一般的变幅杆设计理论，超声弯曲振动变幅杆的设计将会非常复杂，为满足工程上的需要，我们在本文中给出一种简单的近似有效的弯曲振动变幅杆的设计方法，并以纯弯曲理论来分析其放大倍数，在考虑了转动惯性及剪切形变的影响后，还阐述了更精确的设计理论，通过实验发现实测的变幅杆谐振频率很接近于理论设计值     

余弦型扭转振动超声变幅杆的研究

从波动方程出发,对余弦型变幅杆的扭转振动进行了系统探讨。利用传统方法,推导出了"余弦型变幅杆"扭转振动的频率方程和各特性参数表达式,为余弦型扭转振动变幅杆的设计提供了一定的理论依据,对巳有阶梯型、锥型、指数型杆的结果是一个完善。     

新型齿轮超声加工纵向振动系统的设计

在传统的齿轮纵向振动系统中,齿轮与变幅杆耦合处振幅较小,导致齿轮端面输出振幅偏小,满足不了齿轮超声加工的要求.基于非谐振设计理论和全谐设计理论,设计了一种新型齿轮纵向振动系统,该振动系统由齿轮与圆柱杆耦合振动单元、换能器、半波长圆锥形变幅杆组成,齿轮与变幅杆耦合处振幅较大,增大了齿轮端面的输出振幅.圆锥变幅杆形状参数固定时,齿轮分度圆直径和圆柱杆直径对齿轮端面的输出振幅没有影响,减小圆锥变幅杆小端直径可以增大齿轮端面的输出振幅.通过有限元分析和谐振特性实验验证这种新设计方法的可行性.研究结果为齿轮振动系统提供了一种新的设计方法,对齿轮超声加工工艺的工程应用具有重要意义.     

一种圆锥形变幅杆弯曲振动固有频率的计算方法

提出了一种圆锥形变幅杆弯曲振动固有频率的计算方法。先忽略剪切变形和惯性矩作用,基于Euler-Bernoulli杆理论求解出固有频率初值,再计入二者的作用进行弯曲振动固有频率的修正。应用有限元分析法和模态实验测试对该方法进行了验证,理论结果与实验结果相吻合,误差在5%以内。基于该方法编写了程序,实现了弯曲振动变幅杆结构的主动设计。     

Small amplitude vibration of viscoelastic plates

Summary The equations of incompressible linear viscoelasticity are averaged over the thickness of a thin plate. The basic equations governing the extensional and flexural motion of the plate are obtained when displacements are assumed to be linear across the thickness of the plate. A dispersion relation governing the propagation of flexural waves is obtained which incorporates characterizing parameters of the material. Numerical results are presented for the decay of waves in a semi-infinite plate which is excited harmonically at one boundary. The results show how characterizing parameters affect the decay of waves.With 2 Figures     

齿轮超声加工纵向振动系统的设计与实验研究

为了解决齿轮超声加工纵向振动系统设计问题,基于纵向振动动力学方程,利用结合面的力、位移振动耦合与边界条件,提出纵向振动变幅器的非谐振设计方法,推导了频率方程;应用Matlab2011Ra对变幅器未知尺寸、振型分布进行理论数值求解,并利用ANSYS12.0对所设计变幅器进行模态分析与谐响应分析．设计加工了不同模数齿轮的纵向振动变幅器,基于C6140车床搭建了齿轮超声加工纵向振动系统的激光测振仪测试系统,进行谐振实验．变幅器的谐振频率和振幅经理论求解、有限元分析、实验测试对比,各自的最大求解偏差都小于5%,可以满足工程应用需要.研究表明：可应用力、位移耦合非谐振设计方法,完成中小模数齿轮变幅器的纵向振动系统设计,对齿轮超声振动系统设计具有理论指导和工程应用价值．     

组合式U型锅体振幅运动机构的设计

组合式U型锅体主要用于饮品和药材的成型和干燥,其运动形式直接影响被加工物料的条索、含水量和味道,现有的组合式U型锅体大多采用偏心轮驱动滑块带动锅体往复运动.利用SIMPACK和Matlab软件仿真计算和模拟试验,基于运动学和运动轨迹分析,设计了一种新型优化的U型锅体装置--摆动振幅机构,这种机构能够更好地实现锅体对物料的整形加工.     

Propagation of a large amplitude longitudinal wave in a semi-infinite elastic rod

A general solution is given to the problem of large amplitude wave propagation in a semi-infinite elastic thin rod. The solution is obtained by the method of characteristics. An explicit form of the solution is given in the case where an end velocity, which is a step function of time, is prescribed. More general types of end velocity can be accommodated provided that the variation with time is monotonically increasing; otherwise shocks will form and the present solution is no longer valid.     

Large amplitude vibration of orthotropic elliptical plates

Summary An analytical investigation of the large amplitude flexural vibration behaviour of clamped, rectilinearly orthotropic elliptical plates is carried out. Dynamic von Kármán-type equations of orthotropic plates are expressed in terms of the three displacement components. A solution is obtained on the basis of a single-mode approach. Period ratios and stresses during vibration are graphically presented and discussed for three types of high modulus fibre-reinforced plates. In the case of isotropic circular plates, the present solution is in excellent agreement with those available in literature. Also, present results closely agree with those of Prabhakara and Chia for static cases.

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Zusammenfassung Es wird eine analytische Abschätzung des Biegeschwingverhaltens bei großen Amplituden von eingespannten, geradlinig orthotropen, elliptischen Platten durchgeführt. Dynamische Gleichungen vom Kármán-Typ der orthotropen Platte werden durch die drei Verschiebungskomponenten dargestellt. Eine Lösung wird unter Benutzung einer einzigen Eigenfunktion erhalten. Periodenverhältnisse und Spannungen während der Schwingung werden graphisch dargestellt und für drei Typen von faserverstärkten Platten mit hohem Modul besprochen. Im Fall isotroper, kreisrunder Platten steht die hier geschilderte Lösung in ausgezeichneter Übereinstimmung mit den bekannten Lösungen der Literatur. Es passen die vorliegenden Ergebnisse auch sehr gut zu denen von Prabhakara und Chia für den statischen Fall.

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Notations 2a, 2b axes of the elliptical plate - elastic orthotropic material constants referred tox andy directions - h plate thickness - q ₀ intensity of uniformly distributed transverse load - T non-linear period - T ₀ linear period - u,v components of in-plane displacements - w transverse deflection - w ₀ central deflection - x,y,z rectangular cartesian co-ordinates - membrane stresses in the plate - extreme-fibre bending stresses in the plate - mass density - non-dimensional time, With 5 Figures