ANSYS优化的超声变幅杆节点设计与振动测试

"该文基于波动理论设计超声变幅杆，并运用ANSYS软件进行数值研究，探讨变幅杆轴向振动位移与边缘振动位移的关联。研究发现，轴向振动位移为零的横截面与变幅杆边缘的交点处的位移并非为零。通过MATLAB软件对变幅杆轴线至边缘位置的振动位移为零的点进行曲线拟合，描绘出零振动位移的曲面，以揭示变幅杆的节点分布。进一步利用ANSYS进行优化分析，确定法兰盘的最佳位置，根据优化结果制造变幅杆，并通过实验验证其振动性能，结果显示，仿真分析与实验数据高度一致，加工的变幅杆具有良好的振动性能。" 本文主要探讨了基于ANSYS的超声变幅杆节点优化及其振动性能试验，涉及的关键技术包括波动理论、有限元分析（ANSYS）和MATLAB软件的应用。首先，研究者运用波动理论作为基础，设计了变幅杆的初步结构。然后，借助ANSYS这一强大的有限元分析工具，对变幅杆进行了详细的数值模拟，重点分析了变幅杆在轴向振动时，其边缘位置的振动位移特性。通过计算和分析，他们发现在轴向振动位移为零的横截面上，边缘位置的振动位移并未消除，这一发现对于理解变幅杆的振动模式和优化设计至关重要。 为了更直观地展示变幅杆的节点分布，研究者利用MATLAB对变幅杆的轴线到边缘位置振动位移为零的离散点进行曲线拟合，生成了一个零振动位移的三维曲面。这一过程有助于识别变幅杆的固有振动模式和关键节点位置，对后续的优化设计提供了直观依据。 接下来，研究者使用ANSYS软件进行优化分析，以确定最佳的法兰盘位置，这直接影响到变幅杆的整体性能。根据优化后的参数，他们实际制造了变幅杆，并对其进行振动性能测试。实验结果证实，仿真分析得到的变幅杆参数与实际测量数据吻合度高，表明所设计的变幅杆在加工后具备优秀的振动性能。 总结来说，该研究通过理论设计、数值模拟和实验验证相结合的方法，成功地优化了超声变幅杆的节点位置，提高了其振动性能。这种基于ANSYS的优化设计方法对于超声波设备的设计和改进具有重要的实践意义，可以为类似领域的研究提供有价值的参考。