摘要：基于ANSYS workbench多目标驱动优化模块对两级阶梯形变幅杆进行优化设计。基于解析法设计两级阶梯形变幅杆,建立参数化变幅杆模型;在静力学分析基础上对变幅杆进行模态、谐响应分析。通过52个设计点仿真分析获得谐振频率、放大系数、最大应力与变幅杆结构尺寸关系,并优化变幅杆尺寸。研究表明,变幅杆谐振频率小于理论设计频率,振幅放大系数小于理论值,超声能量损耗较大。优化所得变幅杆的谐振频率接近理论设计频率,提高放大系数。为大功率、大振幅的超声变幅杆优化设计提供新的设计、优化思路。

摘要：根据一维波动理论设计的阶梯形变幅杆,其性能参数与实测值偏差较大,后续修整工作量大。将有限元分析与理论设计相结合,研究了阶梯形变幅杆结构参数值的变化对谐振频率、放大系数和位移节点的影响规律,给出了大/小端长度与谐振频率之间的函数关系,以便于变幅杆的修整工作。研究结果表明,阶梯形变幅杆在有约束和无约束状态下的性能参数差异较大,修整时需要适当地增长大端长度,缩短小端长度,且增长量略大于减小量。该研究思路可为其他变幅杆的设计提供参考。

摘要：计算了圆柱截面阶梯形变幅杆的一阶到六阶纵振动模式的谐振频率,较系统地分析研究了带与不带过渡段的阶梯杆之谐振频率随其粗细段长度比和直径比的变化规律,得到了一些新结果。用两种方法计算谐振频率:一种是求解一维近似解析频率方程,计算程序用MATLAB编制。另一种是用有限元仿真数值计算,利用ANSYS软件,且适合对于任意材料和几何参数的圆截面阶梯杆的任意阶谐振频率的计算。有限元计算与一维近似理论计算得到的频率的变化趋势基本一致。所给频率变化趋势对于变幅杆的设计和加工都能提供参考。在相当大的阶梯杆几何参数空间内,一阶谐振频率随变幅杆粗段与过渡段长度而相应减小。对于实测频率比所期望值高的变幅杆进行频率调整时可以利用上述性质。

摘要：阶梯形变幅杆具有易于加工、变幅比大的优点,是常用的四种单一变幅杆之一。有限元方法是一种成熟、可靠的数值模拟方法。建立了阶梯形变幅杆的有限元模型,用有限元方法研究了一组阶梯形变幅杆的谐振频率,比较了阶梯形变幅杆谐振频率的有限元分析结果、理论值和实验值,分析了三种方法在变幅杆设计中的优缺点及各自产生误差的原因。

摘要：基于声波传播基本理论,探讨了单激励下斜槽传振杆实现纵-扭复合振动的机制。采用有限元分析方法研究了阶梯形复合变幅杆结构尺寸对其固有频率的影响规律,设计出了谐振频率在20 k Hz左右的纵-扭复合振动变幅杆。研究结果表明:谐振频率为20 498 Hz时该变幅杆能在纵向振动单激励下实现纵-扭复合振动,且振幅呈周期性变化。此研究结果可应用于超声纵-扭复合振动加工声学系统的设计。

摘要：阶梯形变幅杆具有结构简单、加工方便、放大倍数大等优点,但通过传统解析法所得变幅杆的实际谐振频率及节点位置与理论设计值存在较大偏差,后期需进行大量修整工作。以变幅杆截面突变处添加的过渡圆弧及杆长为修整目标,利用有限元方法分析了过渡圆弧及杆长变化对放大倍数、节点位置、谐振频率的影响规律,并得到满足设计要求时的修整量与原有结构参数之间的函数关系式。针对某振动钻削用阶梯形变幅杆,依据函数关系式求得其修整量,并对修整后的变幅杆进行分析。结果表明:沿法兰盘固定前后变幅杆性能参数与理论值均有较高的吻合度。

摘要：研究瑞利修正对圆锥过渡下阶梯形变幅杆谐振频率的影响,设计圆锥过渡的阶梯形变幅杆。借助ANSYS软件对2组不同半径的变幅杆谐振频率进行仿真计算,提出了圆锥过渡下阶梯形变幅杆的瑞利修正法,并进行试验验证。.将理论计算值、仿真值、试验值进行对比,随着截面尺寸的增大,仿真值接近于设计值,但两值之间仍有一定的偏差,经瑞利修正后偏差减小。

摘要：研究了粗细段等长的阶梯形变幅杆的谐振频率,利用有限元分析软件ANSYS分析了谐振频率的降低系数β随面积比N(N<5)变化的规律,然后利用有限元分析软件进行验证,从而表明ANSYS可以获得很高的计算精度。这为阶梯形变幅杆的研究和设计提供了一定的依据。

摘要：在设计阶梯形超声变幅杆时,变幅杆的频率仿真值往往小于设计值;变幅杆的截面尺寸越大,这种偏差也越明显。按照瑞利修正理论,理论分析了这种现象产生的原因;在考虑变幅杆纵向振动后,给出谐振频率的瑞利修正值。重点推导了比较常用的粗细等长变幅杆的频率修正公式。借助有限元分析软件workbench对一组阶梯型变幅杆进行模态分析;获取不同半径变幅杆的谐振频率仿真值。分析比较理论值与仿真值;结果表明,按照瑞利修正理论修正后的频率值能更好地与仿真结果相吻合。这对于大截面阶梯形变幅杆的理论设计有一定指导意义。

摘要：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.