采用复合贝塞尔曲线的超声变幅杆优化设计

针对目前超声变幅杆应力集中、振幅放大系数较小的现象,采用两条贝塞尔曲线连接作为超声变幅杆母线形状,设计了一种应力分布均匀、振幅放大系数大的新型超声变幅杆,并利用有限元软件优化模块优化变幅杆形状。为了直观显示优化前后变幅杆性能变化,通过有限元分析方法对优化前后变幅杆进行模态分析及谐响应分析,并将优化后的变幅杆与相同长度、相同大小端面直径的普通圆锥型变幅杆性能进行对比。结果显示,优化变幅杆相比,优化后的变幅杆纵振频率为20.011k Hz,振幅放大系数提高了16.68%、最大应力降低49.76%;优化后的变幅杆振幅放大系数是普通圆锥型变幅杆的6.5倍。变幅杆性能得到很大提升。