新型大功率阶梯环形变幅器弯曲振动特性研究

阶梯型辐射体因其辐射面积大、辐射效率高等优点在大功率超声领域获得了广泛的应用。从声学工程应用角度,基于Mindlin理论推导了新型大功率阶梯环形弯曲振动变幅器在内外自由、内外固定、内自由外固定、内固定外自由4种边界条件下的频率方程,并分别进行数值求解。结果表明,4种边界条件下有限元模拟结果与厚板理论计算结果及试验测试结果误差较小;当其他参数一定时,在厚板范围内各阶频率都随圆盘基底厚度、圆盘厚度的增加而增加,随内径的增加减小;当变幅器结构参数保持不变所取的3种材料前3阶频率比较,可得45钢的频率最大,铜的频率最小,铝的频率居中。该结论对大功率阶梯型辐射体的弯曲振动辐射器的设计提供理论参考和频率调试依据。