力负载对超声切割声学系统谐振频率及谐振阻抗的影响

针对在蜂窝复合材料超声波切割加工中,超声切割系统在受力之后会出现系统失谐,振幅不足甚至停振的现象,对声学系统受力之后的阻抗值以及谐振频率进行研究。利用四端网络法,通过分析变幅杆、压电陶瓷以及端盖等组成声学系统各部分输入输出特性,提出了声学系统的整体设计方程,得出了声学系统的阻抗值和频率方程以及负载﹑电流与振幅的关系式,并对超声切割系统的受力模型进行分析;通过对超声切割声学系统施加单向力,分析受力之后的声学系统阻抗值和谐振频率,得出声学系统受力对系统阻抗值和谐振频率的影响规律。实验结果表明:增加三个方向力之后,系统的阻抗值和谐振频率都会上升;随着力负载的增加,Y、Z方向施加力负载时的系统阻抗值比X方向施加力负载时增加得更快,而在系统谐振频率方面,X、Z方向施加力负载时谐振频率的增量比Y方向施加力负载时更大,在实际应用中应减小敏感方向的力;研究成果可为实际加工蜂窝复合材料提供理论指导。