局部共振超材料梁的弯曲带隙及减振性能研究

为提高结构抵御振动的能力,文章基于局部共振机理设计了一种具有周期性布置局部共振单元的超材料梁,它能够在低频范围内产生减振带隙。通过欧拉-伯努利梁的振动理论和用于计算超材料带隙的平面波展开法,获得了超材料梁的弯曲振动带隙,并与有限元软件计算结果进行对比,数值模拟结果与理论计算得到的结果十分吻合,从而验证了有限元软件带隙计算的可靠性和有效性。而后,进一步研究了橡胶高度、橡胶弹性模量、芯柱高度和芯柱密度对超材料梁弯曲带隙的影响规律,以及超材料梁在弯曲振动下的减振性能。结果表明,文章提出的超材料梁能够形成60.7~98.3 Hz的低频带隙,在61~82 Hz范围能够衰减70%以上的弯曲振动;使用低弹性模量的橡胶和降低橡胶高度可以形成更低频率的带隙,增大芯柱的高度和材料密度可以形成更低频且频带更宽的带隙。

“局部共振”现象的理论解释

基于文献［1］描述的局部共振现象，以半波长夹心换能器与半波长圆锥形变幅杯组成的驱动系统，代替文献［1］中以磁致伸缩换能器与锥形变幅杯组成的驱动系统，计算了不同直径与长度的工具杆与驱动系统组成的振动系统的共振频率与速度增益，井与工具杆按固定-自由方式单独谐振的共振频率进行比较，给出了两者某些共振频率接近的典型例子．以全谐振的观点解释了文献［1］的实验结果．

超声加工中局部共振机理的模拟试验研究

通过建立数学物理模型分析超声加工声学系统的动力学规律,探讨工具杆的局部共振现象,得出当工具杆发生局部共振时,变幅杆和工具杆连接处为位移节点,且此时系统处于谐振状态的结论;并推导了超声波发生器的可调频率范围与刀具杆的磨损率关系。试验利用细杆(45#)来模拟工具杆,验证了工具杆发生局部共振时,谐振频率相当接近工具杆一端固定、一端自由时的某一固有频率;并通过改变细杆的长度来模拟工具杆的磨损,验证了超声波发生器的可调频率范围与刀具杆的磨损率之间的关系。

超声振动钻削中局部共振现象的研究与应用

通过建立数学模型 ,分析了超声振动钻削声学系统的动力学规律 ,探讨了工具杆局部共振现象的机理 ,得出了当工具杆发生局部共振时 ,变幅杆与工具杆联接处为位移节点且整个系统处于谐振状态的结论 。

超声复合振动系统中的“局部共振”现象──20年来的应用和机理分析情况

本文作者及当时合作者在《应用声学》的创刊号中报道了超声振动系统中“局部共振”现象的发现及其一项应用．２０年来，国内一些作者或者分别介绍了本现象在不同场合的应用，或者分别分析了这个现象的机理．值此《应用声学》庆祝创刊２０周年之际，本文回顾了这些前期工作，提出了自己的一种关于机理的观点，并对“局部共振”现象的实用意义作了新的评价，希望能进一步促进这个现象的应用和对它的讨论．

超声珩磨声学系统局部共振条件的试验研究

本文通过试验研究了超声珩磨局部共振的影响因素，给出了最佳振动效果下，挠性杆与油石座截面积比、邮石座长度以及局部共振频率的取值范围。不仅为超声珩磨声学系统的设计提供了可靠依据，而且对理论研究也有很大的现实意义。

基于转子动力学特性分析的局部共振诊断研究

建立了支承局部共振动力学模型,给出了利用振动数据进行局部共振频率预测的方法。进行了转子动力学试验,试验转子含有2个盘和2个支承并固定到柔性摆架上,试验中出现单个支承外传力超限,但盘的振动位移幅值较小,且有上升趋势的现象,符合支承局部共振的特征。利用局部共振频率预测方法对振动数据进行处理,得到了理论预测的局部共振频率。进行了模态试验,得出的局部共振频率与理论预测吻合,同时也验证了局部共振诊断。结合模态振型对摆架进行了改进,改进后,消除了该处局部共振。

用谐振来解释超声加工中的“局部共振”现象

本文采用机械阻抗方法分析了超声加工系统中出现的“局部共振”现象,通过对不同截面积比的变幅杆和工具杆组合系统的计算,得出“局部共振”是超声加工系统的某些固有频率和工具杆固有频率相接近时的现象,此时整个系统仍是全谐振。

超声扭转振动系统局部共振的有限元仿真研究

应用有限元方法,对超声扭转振动系统局部共振做出仿真研究.分析了阶梯形变幅杆谐振频率随粗细端长度及截面直径比的变化规律.结果表明,局部共振不仅与粗细端直径比有关,还与两段杆的长度有关.将长度比控制在一定范围内,可使系统谐振频率更接近于四分之一波长细杆的谐振频率.在实际应用中,可适当设计两端长度比,使系统更好地工作于局部共振状态,这对实际振动系统的设计具有一定意义.

超声复合振动系统中的“局部共振”现象实验研究

本文从实验的角度出发,对超声复合振动系统中细长杆的“局部共振”现象进行了较为精确的测量,主要研究了细杆长度与谐振频率之间的关系,超声振子对“局部共振”的影响,以及“局部共振”中细杆长度对振幅的影响,从而为深入研究“局部共振”现象产生的机理提供了更多的依据。

基于局部共振理论的超声加工技术研究进展

为促进局部共振理论在超声加工中的应用和实现主动可控的加工制造,从局部共振现象的提出入手,分析了局部共振产生的机理,并对基于局部共振现象的非谐振理论进行介绍。分别论述了局部共振在简单和复杂振动系统中的应用以及非谐振设计理论在超声齿轮加工和超声磨削中的应用,并对基于局部共振理论的超声振动稳定性研究进行综述。基于局部共振的优势,就其在超声加工中值得关注的问题进行展望,为局部共振理论的发展提供参考。

超声耦合振动与“局部共振”现象

本文从耦合振动的角度出发，对超声加工系统中出现的“局部共振”现象[1]进行了研究，通过对振动系统的分析和计算，指出“局部共振”应该是耦合振动的一种表现。

扭转超声振动系统中局部共振的研究

本文从扭转振动波动方程出发,推导出了具有类圆锥过渡段的复合阶梯型扭转变幅杆的频率方程解析表达式。从实验和理论上对该复合变幅杆的谐振频率随杆细端长度和直径的变化进行了测量和计算。通过对比,证明了复合振动系统中局部扭转共振现象的存在,并得到了其产生条件。

超声珩磨复杂声学系统的局部共振机理研究(Ⅰ)

超声珩磨与珩研复合加工技术是近来对发动机缸套等重要零件表面纹理特性研究的热点 .欲获得其稳定的表面纹理特性 ,声学系统在整个加工过程中的稳定性十分关键 .在该类声学系统中 ,各传声元件的声学特性与整个系统的振动特性密切相关 ,特别是各元件的几何尺寸设计 ,直接影响振动系统的振幅与零件表面的纹理特性 .在文献中 ,研究者曾通过大量的试验 ,发现了局部共振现象在复杂声学系统中的存在为研究局部共振产生的机理与条件 .通过力电类比法 。

超声复合振动系统中局部共振现象的有限元分析

本文用有限元软件对超声复合振动系统中的局部共振现象进行了仿真计算。通过对仿真结果的分析,验证了“局部共振是耦合振动”的观点。在此基础上,用有限元方法进一步研究了截面直径比、工具杆长度等影响局部共振的因素,总结出了产生局部共振的条件。

对超声复合振动系统中“局部共振”现象的一种解释

对超声复合振动系统中的“局部共振”现象,基于熟知的棒或管中声波产生和传播的理论,提出一种机理解释。

超声珩磨声学系统局部共振实验的研究

经试验证实了超声珩磨声学系统中存在着局部共振现象 ,指出“挠性杆 油石座”振动子系统设计时可作为一个单独的振动体系进行考虑 ,为超声珩磨声学系统设计开辟了一条新的思路。

超声珩磨传声系统局部共振设计方法研究

对超声珩磨传声系统的设计方法进行了理论和试验研究 ,结合实验中油石发生横向断裂的现象 ,对挠性杆 油石座振动子系统进行了全新简化并建立了数学模型 ,在此基础上以挠性杆 油石座振动子系统为例 ,阐述了局部共振原理及设计方法 .通过数值计算和实验结果的比较表明 ,局部共振原理设计方法的提出 ,为设计超声珩磨声学系统提供了

基于局部共振理论的齿轮成形磨削纵弯谐振系统设计

为获取超声磨齿纵弯谐振系统的有效设计方法,基于局部共振理论,对磨削系统中的大负载成形砂轮盘振动系统进行设计与研究。根据振动单元间的连续条件和边界条件,按照一体式设计思路建立纵弯谐振系统的理论模型和频率方程。基于该理论模型,利用MATLAB、ANSYS等分析软件对系统各部分尺寸参数进行设计与优化,并进行有限元模态分析、阻抗分析试验和超声谐振试验。仿真与试验结果表明,系统谐振效果和振型曲线输出比较稳定,振幅与理论仿真预期结果相符,且系统实测谐振频率、设计频率以及仿真频率之间误差维持在5%范围内,具有较好的设计精度。从而,有效验证了基于局部共振设计理论的砂轮盘纵弯谐振系统设计方法的可行性及准确性。

超声局部共振系统设计与试验研究

超声振动加工能明显降低切削力及切削热、减小刀具磨损、提高加工效率,广泛应用于加工硬、脆等难加工材料。为避免刀具负载对谐振频率的影响,利用局部共振理论将振动系统分为变幅杆和工具杆两个子系统分别进行设计。由子系统连接处的输入总阻抗为0进而推导了复杂声学系统的频率方程,计算出振动系统尺寸。计算结果表明:模态分析及实际测量结果与理论偏差小于3%,满足设计要求,验证了局部共振理论设计的合理性;采用该方法设计的声学系统不受刀具本身负载影响,且在加工时力的波动较小,在一定程度上提高了系统稳定性,表明局部共振系统具有良好的加工效果。