基于Mindlin理论的功率超声纵弯谐振变幅器设计理论与实验研究

摘要：

多种材料的阶梯环盘负载与变幅杆共同组成了功率超声纵弯谐振变幅器,在超声加工、超声处理等领域有着广泛应用.为了快速准确地对纵弯谐振变幅器进行设计,提出了一种基于Mindlin理论的变幅器设计方法.基于Mindlin理论求出了中厚环盘单元的位移、转角、弯矩和剪力的解析表达式.通过振动单元间的连续条件和边界条件,建立了纵弯谐振变幅器的振动模型与频率方程.基于该振动模型,利用MATLAB/GUI开发了纵弯谐振变幅器尺寸设计软件.通过理论计算设计了纵弯谐振变幅器,并进行了有限元模态分析、阻抗分析试验和超声谐振试验.仿真与试验的结果证明,基于Mindlin理论的纵弯谐振变幅器设计方法所设计的纵弯谐振变幅器的谐振频率与设计频率相符合,具有较好的设计精度,可为变幅器设计提供参考.

关键词：Mindlin理论、纵弯谐振、超声变幅器、阶梯环盘

所属期刊栏目：37

分类号：TH113.1

资助基金：精密加工山西省重点实验室开放基金201601;先进制造技术山西省重点实验室开放基金XJZZ201603;中北大学研究生科技基金20161311

在线出版日期：2018-07-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：259-266