几种扭振复合超声变幅杆的研究

对左、右段为圆柱型、中间段为变截面杆的三段式复合扭振超声变幅杆给出了频率方程和参数计算通式据此得出中间段l2分别为指数型、类国雄型、类悬镇线型和类余弦型，而l1=l3≠0，或l1≠0；或l3≠0的各种组合复合杆的参数计算式，并算出了其参数值，给出了主要参数曲线．测试了十组典型试件的谐振频率和放大系数，实验结果与理论值基本一致。

指数形负载超声变幅杆频率方程与放大系数的研究

求解了加负载时超声变幅杆的放大系数,得到了加负载时放大系数的统一算式.利用变幅杆纵向振动四端网络等效电路,计算了指数形变幅杆负载为纯阻与纯抗时纵向振动共振频率方程和放大系数.通过Matlab软件绘制了共振频率及放大系数随负载变化的曲线.结果表明,负载较小时,频率与放大系数有较快的改变;负载较大时,频率与放大系数变化较小,基本趋于稳定.

GMM PZT和超声变幅杆复合结构磁电换能器研究

将超磁致伸缩材料(GMM)、压电材料(PZT-5H)与超声变幅杆复合,构造了一种新型的磁电换能器.超声变幅杆具有聚能和放大应变的功能,可以数十到数百倍增强换能过程中对压电材料的激励,提高机电换能输出和增强磁电耦合效应.实验表明,在800 Oe偏置磁场和峰峰值为1 Oe交变磁场激励下,谐振点处的磁电耦合电压峰峰值达到498 mV,在负载电阻为2.55 kΩ时,输出功率达到4.08μW.

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。

使用Inventor软件的超声变幅杆模态分析

使用Inventor软件建立超声变幅杆三维实体模型,并利用软件中集成的ANSYS有限元分析模块对其进行了模态分析,得到变幅杆各阶振型和纵向振动固有频率。分析结果表明,固有频率的模态分析值与实测值接近。Inventor软件将形状设计与力学分析集为一体,方便了变幅杆的设计。

基于多目标遗传算法的贝塞尔超声变幅杆优化设计方法研究

为设计满足蜂窝复合材料加工要求的高性能超声变幅杆,提出了一种基于多目标遗传算法的超声变幅杆优化设计方法。以变幅杆的结构参数为设计变量,以谐振频率和放大系数为优化设计目标,建立了贝塞尔超声变幅杆的数学优化模型。通过在遗传算法中调用ANSYS仿真软件,对变幅杆进行了建模和动力学分析,获得了计算目标函数所需的参数,采用多目标遗传算法求出了Pareto最优解集,在所求出的Pareto最优解集中选择了一组最符合设计要求的解作为超声变幅杆的设计参数。为验证设计的有效性,对所设计的变幅杆进行了性能测试并对蜂窝复合材料进行了试切实验。实验结果表明:通过该优化设计方法得到的变幅杆放大倍数为7.66,较优化设计前提高了29%,且工作频率更接近于设计频率。通过仿真分析和性能实验,验证了该方法的有效性和可靠性,试切实验结果表明所设计的变幅杆满足加工要求,工艺效果好。

频率修正在超声变幅杆设计中的研究与应用

超声变幅杆在沿轴线方向作纵向振动时,由于存在泊松效应,纵向振动会引起变幅杆沿径向方向的横向振动。传统变幅杆在设计过程中,忽略横向振动的影响则会导致计算出的谐振频率高于实际频率。为了让变幅杆理论设计谐振频率与实际频率相符合,分别对简单圆柱杆和阶梯形变幅杆进行研究,推导出常用半径比范围内简单阶梯形变幅杆的频率修正公式,使其满足设计和使用要求,并可以减少能量传输过程中的能量损耗。

几种常见形状函数超声变幅杆性能参量的统一表达

在寻求统一解的基础上，对常见形状函数变截面超声变幅杆各性能参量（如谐振频率方程、位移节点、放大系数、输入力阻抗等）都以同一式子表达出来．

阻性负载超声变幅杆振动特性研究

在纵振型变幅杆等效电路的基础上,研究了三类负载超声变幅杆的共振频率与放大系数。得到了阻性负载时,变幅杆频率方程与放大系数的计算式;分别绘制了共振频率及放大系数随负载变化的曲线图,并给出了分析。这将有助于超声变幅杆的研究和设计。

纵振型超声变幅杆的等效四端网络

纵振型超声变幅杆的等效四端网络贺西平，程存弟（陕西师范大学应用声学研究所，西安７１００６２；第一作者，男，２８岁，讲师）对由若干级变幅杆组合而成的复合变幅杆的设计方法，一般是按各级变幅杆的形状函数，解其相应的振动方程，利用边界条件确定其方程中的待定系...

余弦形超声变幅杆的改进

推导了改进的余弦形超声变幅杆的频率方程、各参数的计算公式以及等效四端网络传输矩阵参量,并与其它类型的变幅杆进行比较.结果表明,余弦形变幅杆具有和指数形变幅杆相同的放大系数和频率方程,同样可作为单一变幅杆使用.

性能可调的纵向振动圆锥形超声变幅杆

提出了一种基于压电效应的性能可调纵向振动圆锥形超声变幅杆,并对其振动性能进行了研究。该变幅杆由传统的圆锥形超声变幅杆和压电陶瓷材料组合而成。论文研究了圆锥变幅杆中压电陶瓷材料的厚度、位置以及电阻抗的改变对变幅杆性能参数的影响,并进行了数值模拟仿真及实验验证。结果表明,通过改变压电陶瓷材料的厚度、位置和电阻抗值,可以实现变幅杆共振频率和位移放大系数的改变。理论计算结果与数值模拟值和实验测试值符合得很好。

超声变幅杆的动态性能分析

根据变截面杆纵向振动的波动方程,推导悬链形超声变幅杆的频率方程,应用有限元法对变幅杆进行模态分析,得到共振频率、横向振动频率、位移节点、放大系数等重要参数。与理论计算值比较表明,有限元法可获得很高精度。

基于四端网络法的超声变幅杆设计

从变截面杆作一维纵振动的运动方程出发,建立机械四端网络的数学模型及传输特性方程,导出了圆锥形变幅杆的频率方程和振速比.并在此基础上,用四端网络法设计了工作频率为20kHz的圆锥形超声变幅杆.

大振幅纵-扭复合振动模式超声变幅杆

研究了纵向及扭转振动在指数型变幅杆中的传播规律。通过选择指数型变幅杆的截面函数变化形式 ,导出了在同一变幅杆中纵向及扭转振动同频共振的条件 ,推出了指数型纵 -扭复合变幅杆的频率设计方程 ,为超声应用技术中纵

超声变幅杆的动力学分析（英文）

超声变幅杆是功率超声振动系统的重要组成部分,它的主要功能是把机械振动位移放大并把能量集中在较小的辐射面上,变幅杆的放大系数是超声振动系统中的重要参数。用微元法建立圆锥形超声变幅杆纵向振动的波动方程,用分离变量法和连续振动体的边界条件求解超越波动方程,得到圆锥形超声变幅杆放大系数与变幅杆的大小端直径之比、长度以及外激频率3个变量之间的数学表达式。为研究变幅杆的放大系数与变幅杆的大小端直径之比、长度以及外激频率的关系,依次把3个变量中的2个变量设为常量,对另外一个变量进行抽样,计算变幅杆的放大系数。通过Matlab对超声变幅杆放大系数的样本计算数据进行曲线拟合,定性分析了圆锥形超声变幅杆放大系数随变幅杆大小端直径之比、长度、外激振动频率变化的关系。

余弦型和类余弦型超声变幅杆的研究

本文导出了余弦型纵振变幅杆和扭振类余弦型变幅杆的频率方程及参数的计算式和曲线，对简单型杆及由其与圆柱型段和双曲正割型段组成的复合杆件进行了谐振频率和放大系数测试。

超声变幅杆的模态分析

根据变截面杆纵向振动的波动方程,推导了悬链形超声变幅杆的频率方程,应用有限元法对变幅杆进行了模态分析,得到了共振频率、横向振动频率、位移节点和放大系数等重要参数。与理论计算值的比较表明,有限元法获得了很高的精度。

抗性负载超声变幅杆振动特性研究

在负载为纯力抗的状况下,利用纵振型变幅杆等效四端网络,对频率方程和放大系数进行了研究．得到了三类常用变幅杆频率方程和放大系数的表达式；并通过MATLAB编程,分别绘制了三类变幅杆共振频率及放大系数随负载变化的曲线图．这将对超声变幅杆的研究和设计提供一定的理论依据．

纵-扭复合振动模式指数型复合超声变幅杆的研究

本文对指数型纵-扭复合振动模式的复合超声变幅杆进行了理论及实验研究，该变幅杆由均匀截面直棒及指数型变截面杆组成．文中推出了变幅杆中纵向振动及扭转振动的共振频率方程，通过改变指数型变截面律的截面变化规律，实现了同一变幅杆中纵向振动与扭转振动的同频共振．对一些指数型复合变幅杆的共振频率进行了测试，结果表明，测试值与理论值基本一致，并且变幅杆中扭转及纵向振动的共振频率测试值也比较符合，从而在理论及实验两方面，实现了复合振动模式超声变幅杆中纵向与扭转振动的同频共振．