基于ANSYS的超声复合变幅杆模态与谐响应分析

简介：
本研究利用ANSYS软件对超声复合变幅杆进行模态和谐响应分析，探讨其振动特性及动态响应，为优化设计提供理论依据。 在工程领域特别是超声加工技术的应用中，超声变幅杆扮演着关键角色。其主要功能是放大振幅或集中能量，以确保达到所需的振动强度进行材料的处理与加工。 本段落的重点在于使用ANSYS软件对复合形状的超声变幅杆进行动力学分析，包括模态和谐响应两个方面。通过这些方法可以评估不同尺寸工具对于变幅杆固有频率的影响，并优化设计来最大化能量传递效率。 具体来说，在模态分析部分中研究了加工工具长度及直径变化如何影响第二阶纵振频率的特性；而在后续的谐响应阶段，则进一步探讨了端面振幅与节点位置随上述参数改变的趋势，这对于保证变幅杆和工件之间的有效连接至关重要。 文章还简要介绍了超声加工系统的组成及其各部分的功能。系统包括超声波发生器、换能器以及不同形式的变幅杆（如纵向振动型），而复合变幅杆则是由各种单一类型组合而成，以适应不同的应用需求。 作者任庆伟是浙江大学机械工程系硕士研究生，专注于超声振动辅助半固态金属微成形技术的研究；通讯联系人梅德庆教授则在微成型及制造、氢能装备设计与制造以及振动检测控制等领域有着丰富的研究经验。 本段落采用ANSYS软件进行动力学分析。该工具能够模拟结构的动态响应，并且可以处理多物理场耦合问题，为深入理解变幅杆性能提供了强大的支持。通过这种方法的研究，明确了不同尺寸加工工件对超声变幅杆动态特性的具体影响规律，并提出了一些优化建议来提升实际应用中的效率和质量。