空蚀实验装置的超声振动系统及其变幅杆研制

1

作者 毛汉领 郭姗姗 +1 位作者 黄治伟 李思玥 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第10期380-384,共5页

空蚀是水力机械常见的失效破坏形式,常用超声空蚀实验装置来研究空蚀过程及材料的抗空蚀性能。针对超声空化原理及超声空蚀实验装置的要求,利用变截面的波动方程和传统变幅杆的设计理论设计了圆锥复合变幅杆;通过ANSYS软件对变幅杆进行... 空蚀是水力机械常见的失效破坏形式,常用超声空蚀实验装置来研究空蚀过程及材料的抗空蚀性能。针对超声空化原理及超声空蚀实验装置的要求,利用变截面的波动方程和传统变幅杆的设计理论设计了圆锥复合变幅杆;通过ANSYS软件对变幅杆进行模态分析和谐响应分析,并对其进行多尺寸结构优化设计,以获得最优尺寸参数;根据优化参数研制了圆锥复合变幅杆,将其与换能器和工具头联接构成装置的超声谐振系统,并进行了阻抗分析和振动性能测试,结果表明变幅杆振动效果良好、满足超声空蚀实验装置的要求。 展开更多

关键词 超声空蚀 圆锥复合变幅杆 有限元分析 超声振动系统

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锁相环跟踪超声振动系统谐振频率的改进 被引量：15

2

作者 王艳东 李赫 +1 位作者 王敏慧 鲍善惠 《声学技术》 CSCD 北大核心 2007年第2期253-256,共4页

锁相式频率跟踪超声发生器的频率跟踪范围较小且易出现死锁现象,通常要人为重新启动,系统才能恢复跟踪状态,在应用时会带来麻烦。根据超声振动系统的等效电路研究其阻抗特性,并通过实验绘制换能器特性曲线,分析应用CD4046跟踪串联谐振... 锁相式频率跟踪超声发生器的频率跟踪范围较小且易出现死锁现象,通常要人为重新启动,系统才能恢复跟踪状态,在应用时会带来麻烦。根据超声振动系统的等效电路研究其阻抗特性,并通过实验绘制换能器特性曲线,分析应用CD4046跟踪串联谐振频率容易造成死锁的具体原因,提出带解锁的频率跟踪系统的方案。实验结果表明此方案有较大的跟踪调节范围与较强的适应负载变化的能力,对超声发生器的具体应用有一定的参考意义。 展开更多

关键词 锁相环 频率跟踪 串联谐振频率 超声振动系统

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超声振动系统设计及性能分析的解析方法 被引量：5

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作者 顾煜炯 杨昆 +1 位作者 周兆英 姚健 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 1998年第2期53-59,共7页

在分析与推求变截面杆纵振动控制方程及其通解的基础上，给出了超声振动系统设计及性能分析的解析过程中所采用的一些基本公式。结合范例，介绍了用解析法进行超声换能器、变幅杆及其组合谐振系统的设计及性能分析的基本步骤。

关键词 超声振动系统 性能分析 解析法 振动系统

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压电传感器在超声振动系统中的设计与应用 被引量：3

4

作者 罗晓宁 周兆英 +1 位作者 曹群 张毓笠 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2002年第6期6-7,共2页

将压电原理用于实现超声振动系统的频率自动跟踪。在振动系统设计中加入压电传感片 ,压电传感片跟随系统振动 ,并产生感应电压。谐振时 ,感应电压达到最大值 ,搜寻感应电压最大值就能实现频率自动跟踪。压电传感器的设计可以采用四端网... 将压电原理用于实现超声振动系统的频率自动跟踪。在振动系统设计中加入压电传感片 ,压电传感片跟随系统振动 ,并产生感应电压。谐振时 ,感应电压达到最大值 ,搜寻感应电压最大值就能实现频率自动跟踪。压电传感器的设计可以采用四端网络法 ,该方法简单实用。为达到最佳灵敏度 ,应该尽可能让压电传感器靠近振动系统节面位置。压电传感器设计简单 ,实现容易 ,跟踪精度高 ,并且稳定可靠。 展开更多

关键词 超声振动系统 压电传感器 自动跟踪 刀具保护

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超声振动系统f_s和Q_m的实验测定及对比研究 被引量：3

5

作者 蒋日鹏 李晓谦 +1 位作者 刘荣光 胡仕成 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2008年第6期779-782,共4页

以整个超声振动系统为研究对象,根据力电类比原理,利用计算机辅助测量导纳圆。基于导纳圆求得不同工况下振动系统的谐振频率fs和机械品质因数Qm。对比研究其变化规律并对其变化原因进行定性分析。研究表明,fs、Qm随工具杆工作深度的增... 以整个超声振动系统为研究对象,根据力电类比原理,利用计算机辅助测量导纳圆。基于导纳圆求得不同工况下振动系统的谐振频率fs和机械品质因数Qm。对比研究其变化规律并对其变化原因进行定性分析。研究表明,fs、Qm随工具杆工作深度的增加而普遍降低;负载温度越高,fs、Qm下降越明显;负载粘度增大,fs、Qm均有不同程度的降低;负载横截面积增大,fs略有提高,而对Qm的影响相对较小。在此基础上,同时考虑生产条件及加工要求,确定振动系统与超声波发生器的最佳电端匹配,对铝合金超声铸造具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 超声振动系统 等效电路 负载 工具杆 谐振频率 机械品质因数

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扭转超声振动系统中局部共振的研究 被引量：3

6

作者 刘世清 林书玉 《应用声学》 CSCD 北大核心 2004年第2期11-14,44,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 扭转超声振动系统 局部共振 波动方程 复合变幅杆 谐振频率

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B2功率超声振动系统的电声效率测量 被引量：2

7

作者 张德俊 程建政 《声学技术》 CSCD 1996年第4期173-174,共2页

本文用导纳圆图法和谐振导纳计算法，分别对用于超声清洗和塑料焊接的两个振动系统的电声效率进行了测量。结果表明在小信号和功率输出下，其电声效率基本相等。测量误差不超过±１５％。为通过电声效率和电功率测量。

关键词 超声振动系统 电声效率 输出声功率 测量

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大功率纵-弯超声振动系统的研究 被引量：4

8

作者 林书玉 《声学技术》 CSCD 1997年第4期205-208,共4页

本文研究了一种大功率纵－弯复合模式超声振动系统。该系统由两个纵向大功率夹心式压电超声换能器及一个均匀截面直棒组成。文中给出了该振动系统的具体结构及其共振频率设计方程。根据均匀直棒的纵向及弯曲振动理论，导出了振动系统中... 本文研究了一种大功率纵－弯复合模式超声振动系统。该系统由两个纵向大功率夹心式压电超声换能器及一个均匀截面直棒组成。文中给出了该振动系统的具体结构及其共振频率设计方程。根据均匀直棒的纵向及弯曲振动理论，导出了振动系统中纵向及弯曲振动同频共振的条件。实验结果证明，该系统的测试频率与理论频率基本一致，并且系统中纵向及弯曲振动的共振频率测试值也基本一致，同时，其大功率辐射性能也较好。由于该系统由两个相同的换能器激发，且系统中纵向及弯曲振动的共振频率相同，因此，该系统的超声频激发电源只需一个。 展开更多

关键词 共振频率 同频共振 夹心换能器 超声振动系统

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周期性扇形孔结构对斜槽型纵扭复合模态超声振动系统性能的影响 被引量：1

9

作者 林基艳 林书玉 钟兴华 《应用声学》 CSCD 北大核心 2022年第5期688-698,共11页

为了解决基于斜槽结构的模式转换型纵扭复合模态超声振动系统存在的扭转分量较小、纵扭转化效率较低的问题,论文对基于周期性扇形孔和斜槽结构的模式转换型纵扭复合模态超声振动系统进行了研究,主要仿真分析了扇形孔结构参数对基于斜槽... 为了解决基于斜槽结构的模式转换型纵扭复合模态超声振动系统存在的扭转分量较小、纵扭转化效率较低的问题,论文对基于周期性扇形孔和斜槽结构的模式转换型纵扭复合模态超声振动系统进行了研究,主要仿真分析了扇形孔结构参数对基于斜槽结构的模式转换型纵扭复合模态超声振动系统谐振频率、扭转振幅、旋转角度和剪切应力的影响规律,并找到使系统获得最佳纵扭转换效率的扇形孔结构参数,且求解出扇形孔结构的引入对系统性能的改善幅度。 展开更多

关键词 斜槽型纵扭复合模态超声振动系统 周期性扇形孔结构 扭转振幅 旋转角度 剪切应力

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一种测量功率超声振动系统振速比的简单方法 被引量：2

10

作者 林书玉 《应用声学》 CSCD 北大核心 2000年第4期31-34,共4页

本文提出了一种测量功率超声振动系统中振动速度比的简单方法。与传统的测量方法相比，本方法将力学量转变为电学量的测量，将绝对测量变成了相对测量，降低了对实验设备的要求，有利于提高测试精度。

关键词 振动速度比 超声振动系统 测量

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新型柱孔式模式转换型纵-扭复合模态超声振动系统

11

作者 林基艳 林书玉 《应用声学》 CSCD 北大核心 2023年第4期667-673,共7页

为了改善基于螺旋槽结构和斜槽结构的模式转换型纵-扭复合模态超声振动系统存在的结构复杂、扭转分量较小等问题,论文提出了基于新型柱孔式复合变幅杆的模式转换型纵-扭复合模态超声振动系统,并利用有限元法和数据分析对其进行了仿真分... 为了改善基于螺旋槽结构和斜槽结构的模式转换型纵-扭复合模态超声振动系统存在的结构复杂、扭转分量较小等问题,论文提出了基于新型柱孔式复合变幅杆的模式转换型纵-扭复合模态超声振动系统,并利用有限元法和数据分析对其进行了仿真分析。结果表明,引入新型柱孔式复合变幅杆的系统的输出端面的剪切应力、旋转角度得到了大幅提升,能够有效地提高纵-扭振动的转换效率。 展开更多

关键词 螺旋槽结构 斜槽结构 模式转换型纵-扭复合模态超声振动系统 新型柱孔式复合变幅杆

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主轴微细超声振动系统的微振幅测量

12

作者 连海山 弓满锋 郭钟宁 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第12期141-144,共4页

在微细超声加工与微细超声振动辅助加工中,微振幅是关键的加工参数,直接影响到加工精度与加工效率。对于只有几μm甚至更小的振幅,很难用传统的振幅测量方法测量出来。针对主轴微细超声振动系统输出的微振幅,提出了一种新的微振幅在线... 在微细超声加工与微细超声振动辅助加工中,微振幅是关键的加工参数,直接影响到加工精度与加工效率。对于只有几μm甚至更小的振幅,很难用传统的振幅测量方法测量出来。针对主轴微细超声振动系统输出的微振幅,提出了一种新的微振幅在线测量方法。利用精密微三维运动平台的高分辨率,将平台A轴的运动与微细工具所受实时力结合起来,使其形成闭环运动控制系统。通过设定相同的接触力,计算有超声与无超声作用于微细工具A轴坐标值的变化,即可获得微细工具的振幅值。应用这一新的振幅测量方法,成功地测量出精确到0.1μm的振幅值。 展开更多

关键词 微振幅 测量 微细超声振动系统 微三维运动平台 闭环控制

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超声振动系统中横向波导杆的计算

13

《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 1975年第1期96-101,共6页

问题是这样提出来的:有的超声应用中,要用到超声弯曲振动杆件,尤其是超声焊接中,常用这种弯曲振动杆件。但是,在使用中,发现设计频率和实测频率差别较大,往往和其他振动元件配合不上,即使勉强凑在一起,振动寿命也短。特别对大功率的超... 问题是这样提出来的:有的超声应用中,要用到超声弯曲振动杆件,尤其是超声焊接中,常用这种弯曲振动杆件。但是,在使用中,发现设计频率和实测频率差别较大,往往和其他振动元件配合不上,即使勉强凑在一起,振动寿命也短。特别对大功率的超声弯曲振动杆件,设计频率和实测频率差别更大,有的相差20％以上,振动系统的寿命就更短了。制作一个振动系统,来回加工周期要好几个月,经过试验,有的就根本用不成。 展开更多

关键词 方程 超声振动系统 杆件 谐振长度 弹性常数 劲度常数 模量 谐振频率 超声焊接 超声应用 长度比 弯曲谐振 设计频率 弯曲振动 挠曲振动 结构振动 弯曲波 波导杆

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旋转超声加工振动系统的研究 被引量：16

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作者 张向慧 钱桦 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期218-221,共4页

利用振动理论进行旋转超声振动系统的结构设计,可以获得振动系统的放大系数,应力分布和速度分布等重要参数。并把ANSYS有限元分析软件应用于简单的阶梯形变幅杆进行模态分析,得到共振频率19575Hz,设计误差仅为2.12%,证明其有限元方法能... 利用振动理论进行旋转超声振动系统的结构设计,可以获得振动系统的放大系数,应力分布和速度分布等重要参数。并把ANSYS有限元分析软件应用于简单的阶梯形变幅杆进行模态分析,得到共振频率19575Hz,设计误差仅为2.12%,证明其有限元方法能够满足旋转振动系统的工程设计要求,从而提高其设计的效率和可靠性。 展开更多

关键词 旋转超声加工 超声振动系统 超声换能器 变幅杆 工具杆

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超声拉拔振动系统研究 被引量：3

15

作者 袁江波 谢涛 +2 位作者 齐海群 杨贵田 邵明磊 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2008年第4期432-434,439,共4页

根据传统解析法、四端网络和有限元分析法综合设计了超声拉拔振动系统,利用有限元软件ANSYS对振动系统进行了模态分析和谐响应分析,得到了振动系统的振型、谐振频率和振幅放大系数。利用阻抗分析仪和工具显微镜对振动系统进行了测试。... 根据传统解析法、四端网络和有限元分析法综合设计了超声拉拔振动系统,利用有限元软件ANSYS对振动系统进行了模态分析和谐响应分析,得到了振动系统的振型、谐振频率和振幅放大系数。利用阻抗分析仪和工具显微镜对振动系统进行了测试。实验结果表明,理论设计、分析与实际情况符合良好,且此振动系统在超声拉拔实验中正常工作。 展开更多

关键词 超声振动系统 有限元 谐振频率 振幅

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超声调制电加工振动系统工具优化设计及试验 被引量：6

16

作者 邵健 王芳 +1 位作者 邓正泉 朱永伟 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期41-45,共5页

用有限元方法分析超声调制电加工振动系统,探讨有、无负载时振动工具的动力学特性,通过ANSYS分析结果与理论计算值的比较,表明用有限元方法分析超声特性有较高精度;用ANSYS参数化方法设计、优化超声振动工具设计,通过振动系统的振动特... 用有限元方法分析超声调制电加工振动系统,探讨有、无负载时振动工具的动力学特性,通过ANSYS分析结果与理论计算值的比较,表明用有限元方法分析超声特性有较高精度;用ANSYS参数化方法设计、优化超声振动工具设计,通过振动系统的振动特性测试,验证了振动系统设计的合理性;通过微结构超声复合电解加工试验,证明超声调制电解方式加工难加工材料、异型面的技术优势。 展开更多

关键词 超声振动系统 变幅杆 动力学分析 优化设计 超声调制电加工

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超声电解复合加工装置的振动系统优化设计 被引量：10

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作者 刘泽祥 康敏 陶晓明 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期761-765,共5页

为设计精密超声电解复合加工深小孔装置的振动系统,设计了1/2波长超声振动系统和以局部共振理论为指导的工具系统。基于波动方程,分别建立1/4波长超声换能器和变幅杆的解析模型,得到换能器和变幅杆的结构尺寸。借助有限元分析软件ANSYS... 为设计精密超声电解复合加工深小孔装置的振动系统,设计了1/2波长超声振动系统和以局部共振理论为指导的工具系统。基于波动方程,分别建立1/4波长超声换能器和变幅杆的解析模型,得到换能器和变幅杆的结构尺寸。借助有限元分析软件ANSYS对理论设计的变幅杆和超声振动系统进行动力学分析、压电分析和优化设计,得到了变幅杆和超声振动系统的优化模型。分析结果表明,有限元法对变幅杆和超声振动系统的设计制作具有指导意义,缩短了设计周期,降低了设计成本,所设计的超声振动系统具有良好的性能。 展开更多

关键词 超声电解复合加工 局部共振 变幅杆 超声振动系统 有限元法

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超声手术手柄振动系统的有限元与实验分析 被引量：3

18

作者 陈颖 周兆英 +1 位作者 章刚华 朱俊华 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2005年第6期704-707,共4页

给出了有限元法求解压电耦合振动的原理,利用有限元软件ANSYS对手柄振动系统进行了模态分析和谐响应分析,得到了精确的纵振动振型以及刀头的振幅、系统振幅放大系数等结果。并分析了施加的电压、压电片数和阻尼对刀头振幅的影响。利用... 给出了有限元法求解压电耦合振动的原理,利用有限元软件ANSYS对手柄振动系统进行了模态分析和谐响应分析,得到了精确的纵振动振型以及刀头的振幅、系统振幅放大系数等结果。并分析了施加的电压、压电片数和阻尼对刀头振幅的影响。利用动态信号分析仪对手柄的谐振频率进行了测试,结果与有限元计算的谐振频率非常接近。 展开更多

关键词 超声振动系统 谐振频率 振幅 有限元

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超声振动切割细胞系统的设计 被引量：2

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作者 杨小勇 刘德忠 +3 位作者 费仁元 李剑锋 吴光中 管长乐 《机械设计与制造》 北大核心 2005年第11期21-23,共3页

根据细胞微切割实验对超声振动切割系统的要求,对夹心式超声换能器和超声变幅杆组成的振动系统进行了设计,超声换能器采用夹心式压电换能器,变幅杆是一种将等截面圆柱形阶梯变幅杆的一端替换成圆锥形变幅杆构成的新型复合圆锥阶梯形变幅... 根据细胞微切割实验对超声振动切割系统的要求,对夹心式超声换能器和超声变幅杆组成的振动系统进行了设计,超声换能器采用夹心式压电换能器,变幅杆是一种将等截面圆柱形阶梯变幅杆的一端替换成圆锥形变幅杆构成的新型复合圆锥阶梯形变幅杆,设计了超声换能器和变幅杆的基本结构,并给出其制造尺寸。 展开更多

关键词 超声换能器 超声变幅杆 超声振动系统

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超声复合振动系统中局部共振现象的有限元分析 被引量：1

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作者 鲍善惠 王敏慧 王艳东 《应用声学》 CSCD 北大核心 2006年第3期131-137,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 局部共振 耦合振动 超声振动系统 有限元分析

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