作者:杨佳婷; 贺西平; 武婷婷; 李娜 期刊:《黑龙江大学自然科学学报》 2018年第06期
基于压电换能器的机电等效电路图,推导了其共振、反共振频率方程,用数值计算的方法得到了螺栓的几何尺寸及材料对换能器有效机电耦合系数的影响。研究结果表明,换能器的总长度保持不变,螺栓长度增加时,有效机电耦合系数随之增大;螺栓加粗时,有效机电耦合系数随之减小。换能器的前后盖板均为45#钢,与钛、铜相比,45#钢作为螺栓材料时,换能器的有效机电耦合系数最低;当钛或铜作为螺栓材料、螺栓直径一定且螺栓长度较短时,换能器的有效...
作者:董兴建; 孟光; 李鸿光 期刊:《振动工程学报》 2005年第02期
考虑压电材料的质量效应和刚度效应,将表面粘贴或埋入式压电悬臂梁看作变截面梁,研究压电材料对智能结构固有特性的影响.基于一阶剪切变形理论导出压电层合梁的抗弯刚度和横向剪切刚度,计及梁的剪切变形和转动惯量,采用Timoshenko理论推导变截面压电层合梁的频率方程.给出了T300/970压电层合梁和硬铝压电层合梁的前3阶固有频率,并和有限元结果、等截面梁的计算结果进行比较.计算表明,压电材料对压电结构固有频率和固有振型的影响显...
作者:李鹏涛; 赵波; 赵重阳; 期刊:《兵工学报》 2019年第08期
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...
作者:姜斌; 郝群岩; 谢强; 余波; 冯千秀; 邢毅 期刊:《中国电机工程学报》 2019年第08期
为了研究设备–支架串联体系的动力特性及地震响应规律,针对具有分布参数和柔性节点的电气设备支架串联体系,该文通过应用分布参数梁振动理论和边界条件的引入,推导出其频率方程,并利用数值方法求得频率及振型。根据分布参数体系振型的正交性条件,对分布参数体系的运动方程进行解耦,通过振型叠加法得到了体系的地震响应。利用该方法计算了500k V支架–套管体系的动力特性及地震响应,并与振动台试验结果进行了对比分析,验证了该理论...
作者:张宁宁; 耿森林; 吴胜举 期刊:《机械设计》 2019年第06期
实际应用中为了获得大辐射声功率,通常采用多阶梯圆盘作为辐射体。从声学工程应用角度,基于Mindlin厚板理论结合连接处的连续性条件和边界条件推导了自由边界条件下的多阶梯厚弯振圆盘的弯振频率方程,利用数值计算法对多阶梯厚圆盘振动特性和频率特性进行研究,并结合有限元法进行模态分析,其结果与试验测试及理论计算基本一致;研究了各结构参数对振动频率的影响规律,结果表明各阶频率随阶梯圆盘节线半径r1的增加而增大,随阶梯圆环...
本文对弯曲振动气介式超声换能器进行了研究,推出了夹心式换能器与弯曲圆板二者复合振子的机电等效电路及其总体频率方程,得出了其远场声压分布及指向性的解析表达式,并数值计算了换能器近场三维声压分布.
作者:冯冬菊; 赵福令; 徐占国; 郭东明 期刊:《大连理工大学学报》 2004年第05期
基于变截面杆纵振动的波动方程,推导出安装简单工具双曲过渡形复合变幅杆频率方程和放大系数的一般公式,并讨论了超声波加工工具对复合变幅杆谐振性能的影响. 随着工具长度和直径的增加,变幅杆谐振频率下降,应根据工具尺寸相应调整复合变幅杆末端长度,才能保证更好的谐振. 推导出的一般公式为超声变幅杆及其工具的设计和使用提供了理论依据.
作者:戴向国; 傅水根; 张学政 期刊:《清华大学学报·自然科学版》 2004年第02期
旋转超声加工是加工硬脆材料的一种较好方法。为实现长时间连续稳定工作,必须使用厚电极的超声换能器振子。目前,对厚电极换能器振子的研究较少,使用时一般使用近似计算与实验调整相结合的方法。为了较精确地设计厚电极超声换能器振子,类比薄电极换能器振子的研究方法,推导了单个厚电极节面在能器振子中间时的频率方程,并使用模态实验分析和有限元仿真相结合的方法进行了验证,结果表明:在给定的电极厚度范围内,换能器振子...
作者:周凤梅; 吴胜举; 黄利波 期刊:《湖南科技学院学报》 2005年第05期
本文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,并与其它类型的变幅杆进行了比较,结果表明此类变幅杆具有和指数形变幅杆相同的放大系数和频率方程,也适合于作为单一的变幅杆使用;并且其输入阻抗的表达式比指数形、圆锥形、悬链线形的都要简捷;在面积系数不太大的情况下,其形状因数比指数形、圆锥形、悬链线形的大得多.
阶梯型辐射体具有辐射面积大、辐射效率高等优点,在大功率超声领域被广泛应用。在高频大功率声辐射条件下,薄盘的机械强度明显不足;因此应考虑用厚板。从声学工程力学应用角度研究,基于Mindlin理论推导了新型阶梯环形变幅器自由边界条件下的弯曲振动频率方程;并对频率方程进行数值求解和有限元模拟及实验测试;同时还研究了各结构参数及材料对变幅器频率的影响。结果表明,自由边界条件下,有限元模拟结果与厚板理论计算结果都比较接...
作者:张宁宁; 潘营利; 耿森林 期刊:《机械强度》 2016年第06期
阶梯型圆盘声辐射器在大功率超声领域有着广泛的应用。从声学应用角度,基于Mindlin理论推导了厚阶梯圆盘在自由边界条件下频率方程,并对频率方程进行数值求解,同时分析了几何参数对频率的影响,结果表明当其他参数一定时,频率随圆盘和基底圆环厚度的增加而增加,随外径的增加而减小,随内径的增加而增加,计算得到的频率与有限元模拟及实验测试结果基本相符。该结论对厚盘的弯曲振动辐射器的设计提供理论参考和频率调试依据。
作者:张亭; 刘长军; 李锦; 夏旭峰 期刊:《压电与声光》 2016年第05期
超声压印技术是一种聚合物微结构成形的新方法。针对微米级超声加工系统的高精度和高可靠性的要求,设计了用于聚合物微结构超声压印的精密加工系统,推导了换能器动力学模型并求解特征参数,进行了有限元仿真与优化,并搭建了基于压力反馈的精密压印测控平台。实验结果与理论分析结果吻合,设计的换能器系统改善了微米级加工中的加工精度、能量控制和可靠性,为快速批量精密压印成形的加工系统提供了设计和优化方法。
作者:焦阳; 杨庆新; 刘时风; 李光海 期刊:《传感器与微系统》 2007年第02期
由于声发射传感器属于低频超声传感器,其压电晶片工作频率决定了晶片的尺寸,使其不能简化为一维或二维弹性体来分析,考虑其径向和纵向振动不可忽视的耦合效应,借用表观弹性常数的定义,给出了短圆柱压电晶片包含直径和长度尺寸的频率方程。并根据频率方程制作了相应压电晶片,实验测试结果和理论预期相符。
作者:周光平; 梁召峰 期刊:《声学技术》 2007年第02期
对纵径耦合振动的管形振子进行了研究,给出了管形振子的频率方程,并利用有限元和边界元软件对管形振子的振动模态和辐射的声场特性进行了分析。对于管形振子,由于振子各部分的振动幅度和相位不同,因而在振子径向位移较大的水平区域声场加强,较小的水平区域声场减弱。通过实验验证了分析结果的正确性。
作者:包日东; 冯颖; 郝敏 期刊:《机械设计与制造》 2009年第09期
根据梁模型端部的四种不同支承条件,将梁模型区分为一般支承梁、弹性支承梁、约束简支梁和约束悬臂梁四种,分别由各自的边界条件和梁弯曲振动模态函数的一般表达式推导出了这四种不同支承条件下梁模型弯曲振动的模态函数及其频率方程,计算得到了四种支承条件下梁模型的前两阶振动模态,具体分析了支承刚度对其特征值的影响。根据该方法,可以得出任意约束刚度下梁弯曲振动的任一模态及其特征值,其结果可以直接用于工程设计与分...
作者:石春香 李胡生 林立 期刊:《地震工程与工程振动》 2010年第02期
建立了一个非齐次边界拉索力学模型,基于拉索线性振动理论,推导了考虑拉索抗弯刚度及边界条件的拉索频率方程;根据双曲函数的数理特性对频率方程进行了合理简化,得到了实用的频率简化方程,提出了逆过程求解索力的方法和步骤,并探讨了不同支承刚度对索力的影响。设计了室内拉索试验模型并进行了27种工况索力试验,比较了不同工况下的计算索力与实际索力,验证了本文提出的频率简化方程和逆过程求解方法的实用可靠性。
作者:王荣辉 甘泉 龚玲玲 李新平 期刊:《振动工程学报》 2010年第05期
采用受拉杆件平衡控制方程的解析表达式作为形函数,构造了一种可以考虑初始内力的拉索单元。基于能量变分原理,采用该新单元导出了具有多个弹性支承拉索系统的有限元振动频率方程,确定了拉索的索力与频率的对应关系。并采用M ATLAB软件编制了索力计算的有限元程序,该程序适用于中间具有多点弹性支撑的拉索系统索力的精确计算。验证性试验和现场测试结果表明,按本文方法索力计算结果与实测结果吻合良好,精度高,能够满足实际工程需要...
作者:皮钧 纪跃波 期刊:《振动测试与诊断》 2010年第01期
由于在回形变幅杆中,纵向振动通过中间圆盘耦合,传统纵振变幅杆的设计方法已经不能完全适用,根据回形变幅杆的结构特点和振动传播特性,分析了纵波在变幅杆圆盘中发生的模态形式变化。在圆盘部位振动以切向振动模态为主,类似于柱面波径向传插,耦合后又转换为纵波形式输出。基于波动方程建立了回形变幅杆的频率方程,并讨论了利用频率方程结合有限元进行变幅杆结构尺寸的设计方法。试验结果表明,回形变幅杆的频率和变幅比与理...
作者:秦磊 许立忠 期刊:《振动与冲击》 2008年第12期
提出了一种基于静电驱动的新型机电集成传动系统,描述了该传动系统的基本工作原理。用Fourier级数形式表示了静电场力的动态分量和3个模态函数,在Donnell壳理论的基础上建立了电场力作用下系统的动力学模型。借助内力和位移的关系式,并运用边界条件,得出了一端自由一端固定柔轮的频率方程,用数值算例证实了算法的收敛性,讨论了振动频率随主要参数的变化规律。将所得若干频率值与ANSYS的仿真值进行比较,验证了该方法的准确性...
作者:刘世清 姚晔 林书玉 期刊:《上海交通大学学报》 2009年第08期
通过开狭缝的方法实现压电复合盘的径扭振动模式转换,并对其模式转换机理及径扭复合振动特性进行了分析和研究.基于机电类别原理,引入2个振动耦合系数,建立了压电复合盘径扭复合振动耦合机电等效电路模型,得出了其频率方程,探讨了狭缝的斜角对系统共振频率的影响.结果表明:复合盘共振频率随斜缝斜角增大而降低,与实验结果相吻合;该压电复合盘能够驱动转子转动,有望在超声波电机中获得应用.