超声纵振动空心变幅杆的特性和分析

"超声纵振动空心变幅杆的特性 (2015年) - 陕西师范大学学报(自然科学版), 第43卷第4期, 2015年7月" 本文主要探讨了超声纵振动空心变幅杆的特性，特别是对于内孔形状为锥形和柱形的锥形变幅杆。作者王维鸽和贺西平通过解析法推导了这类变幅杆的频率方程和相关参数表达式，同时运用有限元法分析了这两种变幅杆以及它们空心部分填充后的实心杆在应力和振动位移上的轴向分布规律。 研究发现，当谐振频率和面积系数保持一致时，内孔为锥形的变幅杆具有最大的放大系数，其次是柱形孔的变幅杆，而实心锥形变幅杆的放大系数最小。这种差异主要源于不同结构对振动能量的传递效率和变形模式的影响。此外，各变幅杆的位移节点与应变极大值点的位置之和接近于其半波长谐振长度，这揭示了变幅杆振动特性的基本规律。 作者还进一步证明了空心变幅杆与实心变幅杆在等效电路分析上具有一致性。这意味着尽管物理结构不同，但从电路角度来看，它们可以采用相同的方法进行建模和分析。这一发现对于理解和优化超声设备的设计至关重要，因为它允许工程师在设计空心变幅杆时考虑其与实心变幅杆的等效性，从而在保证性能的同时减轻重量或实现其他设计目标。 关键词包括超声变幅杆、放大系数、位移节点、应变极大值点和等效电路，这些是理解文中研究的核心概念。该研究的成果对于超声技术领域的工程应用，如超声焊接、切割、清洗和检测等，提供了理论支持和实践指导。 这篇论文深入研究了超声变幅杆的力学特性，特别是空心结构的影响，为超声设备的设计和优化提供了新的见解。通过对不同形状空心变幅杆的比较，不仅揭示了它们的性能差异，还提出了等效电路的概念，有助于简化设计过程并提高超声系统的性能。