指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的設(shè)計(jì)論文

1、 .PAGE29 / NUMPAGES38中國(guó)計(jì)量學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的設(shè)計(jì)Design of Torsional Vibration Exponential Horn 學(xué)生黃俊杰 學(xué)號(hào)0900201513學(xué)生專業(yè) 測(cè)控技術(shù)與儀器 班級(jí) 09測(cè)控5班 二級(jí)學(xué)院 計(jì)量測(cè)試工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 慧峰 中國(guó)計(jì)量學(xué)院2013年5月 重 聲 明本人呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實(shí)可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的容。對(duì)本論文所涉與的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中

2、以明確的方式標(biāo)明。本學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。 學(xué)生簽名： 日期：分類號(hào)：TB95 密 級(jí)： 公開(kāi) UDC： 621 學(xué)校代碼： 10356 中國(guó)計(jì)量學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的設(shè)計(jì)Design of Torsional Vibration Exponential Horn作 者黃俊杰學(xué)號(hào)0900201513申請(qǐng)學(xué)位工學(xué)學(xué)士 指導(dǎo)教師慧峰學(xué)科專業(yè)測(cè)控技術(shù)與儀器培養(yǎng)單位中國(guó)計(jì)量學(xué)院 答辯委員會(huì)主席 東升 評(píng) 閱 人斌 2013 年 6月致時(shí)光飛逝，歲月如歌，四年的大學(xué)生活即將在這個(gè)季節(jié)畫(huà)上句號(hào)，但是對(duì)于我的人生只是一個(gè)逗號(hào)，我將踏上人生新的征程。在師長(zhǎng)、親友的鼓勵(lì)和支持

3、下，我走完了四年求學(xué)生涯，雖然艱辛但是獲益匪淺，在論文即將付梓之際，思緒萬(wàn)千，久久不能平靜。本論文最終能順利完成，要感的人有很多。首先，我要由衷的感我的導(dǎo)師慧峰老師，從確定課題開(kāi)始，老師就悉心為我點(diǎn)撥，為我之后課題的設(shè)計(jì)和深入研究奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。在論文的撰寫(xiě)過(guò)程中，老師多次仔細(xì)閱讀全文，并幫我修改論文中不合理的地方，提出寶貴的意見(jiàn)，使我收獲良多。同時(shí)我也積極與老師交流，使這篇論文能夠更加完善。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)，淵博的學(xué)識(shí)，寬闊的視野以與創(chuàng)新的精神為我營(yíng)造了一種良好的精神氛圍，讓我能夠全身心的投入到課題的研究中去。其次，我要感四年來(lái)各科的任課老師，他們授予我的知識(shí)和良好的學(xué)習(xí)方法極開(kāi)闊了我的學(xué)術(shù)

4、視野，使我對(duì)本文的撰寫(xiě)具備了一定的理論基礎(chǔ)。同時(shí)還要感學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境，感摯愛(ài)的中國(guó)計(jì)量學(xué)院以與在撰寫(xiě)過(guò)程中被我參考或引用的論著的作者。最后，我要感我的父母和家人，我會(huì)時(shí)刻銘記你們對(duì)我的諄諄教導(dǎo)和一如既往的支持。美好的大學(xué)四年，你們與我一同分享我成功的喜悅，在我失意時(shí)鼓勵(lì)我不要放棄，再接再厲。無(wú)論我成功與否，你們總會(huì)微笑著告訴我是最棒的，你們，我會(huì)繼續(xù)努力。再次感在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中幫助我的人。2013年5月于指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的設(shè)計(jì)摘要：隨著科技的發(fā)展，超聲加工的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)新的切削技術(shù)發(fā)展有著特別重要的意義。本文以指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿為研究對(duì)象，選取超聲頻率，變幅桿材

5、料為45鋼，變幅桿的放大系數(shù)為5，大端直徑為。以大型有限元軟件ANSYS為工具，對(duì)變幅桿進(jìn)行模擬和仿真。首先利用傳統(tǒng)指數(shù)形縱向振動(dòng)變幅桿的公式推算出指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的頻率方程、諧振長(zhǎng)度、位移節(jié)點(diǎn)、放大系數(shù)、形狀因數(shù)等參數(shù)，從而得到變幅桿的外形尺寸與相關(guān)參數(shù)。之后通過(guò)三維畫(huà)圖軟件Pro/E畫(huà)出設(shè)計(jì)的指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿并導(dǎo)入有限元軟件ANSYS。通過(guò)ANSYS的諧響應(yīng)分析，得到變幅桿的固有頻率、位移節(jié)點(diǎn)、放大系數(shù)等參數(shù)的分析值，并與之前計(jì)算的理論值進(jìn)行比較，通過(guò)符合程度得出設(shè)計(jì)的變幅桿是否正確。關(guān)鍵詞：變幅桿；指數(shù)形；扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；ANSYS；諧響應(yīng)中圖分類號(hào)：TB95Design of Tor

6、sional Vibration Exponential HornAbstract：With the development of science and technology, ultrasonic machining is being more and more widely used, and it has a special significance on the development of new cutting technology.In this paper, the research object is torsional vibration exponential horn

7、, selects as the ultrasonic frequency, and selected the 45 steel as the ultrasonic horns material, the amplification factor is 5, the diameter of the big-end is . We used large-scale finite element software ANSYS as the tool, modeling and simulating the horn. Firstly, we use the traditional longitud

8、inal vibrationexponential horns formula to calculate the frequency equation, the resonant length, displacement node, the amplification factor of the input force impedance, shape factor and other formula of torsional vibration exponential horn, so we can carry out the horns dimensions and related par

9、ameters. Then we use the 3D drawing software Pro/E produce the model of the horn we designed and import finite element software ANSYS.Harmonic response analysis by ANSYS, obtain the natural frequency,the displacement node, amplification factor and other analysis value of the horn. Then compared with

10、 the theoretical value calculated before, relevance determine the design of the horn is correct.Keywords:Horn; exponential; torsional vibration; ANSYS; harmonic response.CLC:TB95目 次 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc356940920致 PAGEREF _Toc356940920 h IHYPERLINK l _Toc356940921摘要 PAGEREF _Toc356940921

11、h IIHYPERLINK l _Toc356940922Abstract PAGEREF _Toc356940922 h IIIHYPERLINK l _Toc356940923目次 PAGEREF _Toc356940923 h IVHYPERLINK l _Toc3569409241緒論 PAGEREF _Toc356940924 h 1HYPERLINK l _Toc3569409251.1引言 PAGEREF _Toc356940925 h 1HYPERLINK l _Toc3569409261.2發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc356940926 h 1HYPERLINK l _

12、Toc3569409271.2.1超聲波加工的應(yīng)用 PAGEREF _Toc356940927 h 1HYPERLINK l _Toc3569409281.2.2超聲波換能器 PAGEREF _Toc356940928 h 3HYPERLINK l _Toc3569409291.2.3超聲波變幅桿 PAGEREF _Toc356940929 h 4HYPERLINK l _Toc3569409301.3論文章節(jié)安排 PAGEREF _Toc356940930 h 6HYPERLINK l _Toc3569409312超聲變幅桿的設(shè)計(jì)原理 PAGEREF _Toc356940931 h 7HYP

13、ERLINK l _Toc3569409322.1基本設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc356940932 h 7HYPERLINK l _Toc3569409332.2變截面桿扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的波動(dòng)方程 PAGEREF _Toc356940933 h 7HYPERLINK l _Toc3569409342.3指數(shù)形變幅桿 PAGEREF _Toc356940934 h 8HYPERLINK l _Toc3569409352.3.1頻率方程和諧振長(zhǎng)度 PAGEREF _Toc356940935 h 9HYPERLINK l _Toc3569409362.3.2位移節(jié)點(diǎn) PAGEREF _Toc3569

14、40936 h 10HYPERLINK l _Toc3569409372.3.3放大系數(shù) PAGEREF _Toc356940937 h 10HYPERLINK l _Toc3569409382.3.4輸入力阻抗 PAGEREF _Toc356940938 h 11HYPERLINK l _Toc3569409392.3.5形狀因數(shù) PAGEREF _Toc356940939 h 11HYPERLINK l _Toc3569409402.4本章小結(jié) PAGEREF _Toc356940940 h 12HYPERLINK l _Toc3569409413超聲變幅桿的參數(shù)計(jì)算 PAGEREF _T

15、oc356940941 h 13HYPERLINK l _Toc3569409423.1超聲變幅桿的參數(shù)選擇 PAGEREF _Toc356940942 h 13HYPERLINK l _Toc3569409433.2指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的參數(shù)計(jì)算 PAGEREF _Toc356940943 h 13HYPERLINK l _Toc3569409444超聲變幅桿的有限元分析 PAGEREF _Toc356940944 h 16HYPERLINK l _Toc3569409454.1ANSYS有限元軟件簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc356940945 h 16HYPERLINK l _Toc35

16、69409464.2ANSYS模態(tài)分析 PAGEREF _Toc356940946 h 16HYPERLINK l _Toc3569409474.2.1建立模型，劃分網(wǎng)絡(luò) PAGEREF _Toc356940947 h 16HYPERLINK l _Toc3569409484.2.2加載并求解 PAGEREF _Toc356940948 h 18HYPERLINK l _Toc3569409494.3諧響應(yīng)分析 PAGEREF _Toc356940949 h 19HYPERLINK l _Toc3569409504.3.1放大倍數(shù)分析 PAGEREF _Toc356940950 h 19HYP

17、ERLINK l _Toc3569409514.3.2位移節(jié)點(diǎn)分析 PAGEREF _Toc356940951 h 21HYPERLINK l _Toc3569409524.3.3最大應(yīng)力 PAGEREF _Toc356940952 h 21HYPERLINK l _Toc3569409534.4本章小結(jié) PAGEREF _Toc356940953 h 23HYPERLINK l _Toc3569409545總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc356940954 h 24HYPERLINK l _Toc356940955參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc356940955 h 25HYPERL

18、INK l _Toc356940956附錄A 變幅桿的外形尺寸 PAGEREF _Toc356940956 h 26HYPERLINK l _Toc356940957附錄B 模態(tài)分析與諧響應(yīng)分析命令流文件 PAGEREF _Toc356940957 h 27HYPERLINK l _Toc356940958作者簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc356940958 h 30HYPERLINK l _Toc356940959學(xué)位論文數(shù)據(jù)集 PAGEREF _Toc356940959 h 31緒論引言超聲波是頻率高于20000赫茲的聲波，它方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠(yuǎn)，可

19、用于測(cè)距、測(cè)速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。超聲波因其頻率下限大約等于人的聽(tīng)覺(jué)上限而得名。超聲加工是利用超聲振動(dòng)工具在有磨料的液體介質(zhì)中或干磨料中產(chǎn)生磨料的沖擊、拋磨、液壓沖擊與由此產(chǎn)生的氣蝕作用來(lái)去除材料，或給工具或工件沿一定方向施加超聲頻振動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)加工，或利用超聲振動(dòng)使工件相互結(jié)合的加工方法1。超聲變幅桿在超聲加工系統(tǒng)中具有振幅放大、阻抗匹配和保護(hù)換能器的作用，是功率超聲振動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)重要組成部分2。超聲波換能器通過(guò)安裝超聲變幅桿調(diào)整了換能器與超聲波工具頭之間的負(fù)載匹配，減小了諧振阻抗，使其在諧振頻率工作提高了電聲轉(zhuǎn)換效率，有效降低了超聲波換

20、能器的發(fā)熱量，提高使用壽命。超聲波變幅桿被廣泛應(yīng)用于化工、石油、塑料焊接、金屬焊接、打孔、車(chē)削、清洗、機(jī)械加工等諸多領(lǐng)域。目前，對(duì)縱向振動(dòng)變幅桿已有廣泛的研究，并得到了廣泛應(yīng)用，本課題所提的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的研究則較少。傳統(tǒng)的超聲變幅桿設(shè)計(jì)，是通過(guò)傳統(tǒng)解析法來(lái)設(shè)計(jì)，然后憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)超聲變幅桿進(jìn)行修正，如果測(cè)試結(jié)果不符合應(yīng)用要求，需要再修正以與實(shí)驗(yàn)測(cè)試，直到結(jié)果符合應(yīng)用要求。這種設(shè)計(jì)方法不僅設(shè)計(jì)精度不高，而且浪費(fèi)時(shí)間和費(fèi)用3。由于本課題采用的指數(shù)形變幅桿較階梯形、圓錐形、棒形等形狀的變幅桿形狀復(fù)雜，且加工難度更大，因此本設(shè)計(jì)將根據(jù)加工材料確定變幅桿所需要的放大倍數(shù)，通過(guò)計(jì)算得出設(shè)計(jì)的指數(shù)形變幅桿的基本

21、尺寸，之后通過(guò)Pro/Engineer建立基本的變幅桿模型，導(dǎo)入有限元軟件ANSYS進(jìn)行模態(tài)分析，通過(guò)得到的參數(shù)特性來(lái)優(yōu)化變幅桿的性能，最終得到符合實(shí)際應(yīng)用的變幅桿。利用這種方法能夠有效提高設(shè)計(jì)的效率、精度，節(jié)約開(kāi)發(fā)成本。發(fā)展現(xiàn)狀超聲波加工的應(yīng)用超聲加工作為一種重要的特種加工方法，可分為磨料沖擊超聲加工、超聲磨削、超聲車(chē)削、鉆孔與鏜孔、超聲拋光、超聲噴丸、超聲清洗、超聲焊接等1。1.冷卻水入口；2.換能器；3.激勵(lì)線圈；4.變幅桿；5.諧振支座；6.冷卻水出口；7.工具錐；8.工具頭；9.磨料射流；10.工件；11.磨料懸浮液圖1.1 超聲加工方法示意圖隨著硬脆材料越來(lái)越廣泛的使用，旋轉(zhuǎn)超聲加

22、工得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用和重視。旋轉(zhuǎn)超聲加工具有以下5個(gè)優(yōu)點(diǎn)7：1.生產(chǎn)率高，與常規(guī)超聲加工和一般金剛石鉆孔相比，加工速度大大提高。2.深度較深，特別適合于深小孔的加工與細(xì)長(zhǎng)棒成形。3.磨損小，加工精度高。4.切削力大幅度降低。5.材料廣泛，除了可加工一般的硬脆材料，在復(fù)合材料加工方面，也顯示了優(yōu)越性。下面簡(jiǎn)單介紹幾種常見(jiàn)的超聲加工應(yīng)用：（1）超聲深小孔加工傳統(tǒng)的深小孔加工方法主要有鉆削加工、電火花加工。利用超聲旋轉(zhuǎn)加工、超聲波與電火花結(jié)合4以與超聲振動(dòng)磨削的加工辦法，能有效解決因傳統(tǒng)工藝所帶來(lái)的切削溫度高，刀具磨損快，加工效率、精度低以與表面粗糙度值增加等問(wèn)題。（2）難加工材料的超聲加工難加

23、工材料主要指金屬或非金屬硬脆材料，如瓷，石英晶體，石，普通聚晶金剛石等。利用超聲旋轉(zhuǎn)加工結(jié)合材料力學(xué)特性的方法能夠有效的克服此類材料的高硬度和脆性，很大程度上提高了材料的去除率與加工精度。（3）超聲振動(dòng)切削超聲振動(dòng)切削是一種新興的特種加工技術(shù)，在難加工材料和高精度零件加工方面有很大優(yōu)勢(shì)，其主要特點(diǎn)在于：刀具與切削的分離作用是振動(dòng)切削最根本的特點(diǎn)，正是這一特點(diǎn)才使得刀尖每次能以極大的加速度沖擊工件進(jìn)行切割5。（4）超聲復(fù)合加工將超聲加工與其他加工工藝組合起來(lái)的加工模式，稱為超聲復(fù)合加工。超聲復(fù)合加工，強(qiáng)化了原加工過(guò)程，使加工的速度明顯提高，加工質(zhì)量也得到不同程度的改善，實(shí)現(xiàn)了低耗高效的目標(biāo)6。（

24、5）微細(xì)超聲加工技術(shù)微細(xì)超聲加工技術(shù)的主要對(duì)象是以微機(jī)械為代表的微細(xì)制造，由于晶體硅、光學(xué)玻璃、工程瓷等高硬度、脆性的難加工材料在微機(jī)械中廣泛使用，細(xì)微超聲加工為提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度提供了可能。超聲波換能器超聲換能器的作用是把超聲頻電能轉(zhuǎn)化為超聲機(jī)械能的裝置。最常見(jiàn)的有兩種換能器：一種是采用磁致伸縮材料的換能器，另一種是采用壓電材料的換能器。利用磁致伸縮原理的換能器具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，在單位面積是有很大的輻射功率，具有比較穩(wěn)定的工作狀態(tài)，電聲效率也比較良好，但因?yàn)槠淅@線工藝復(fù)雜，體積較大大，實(shí)際應(yīng)用中很少使用；相對(duì)于磁致伸縮換能器，壓電瓷換能器的電聲效率更高，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，再加上隨著科技的發(fā)展

25、，壓電瓷這種材料的來(lái)源廣泛，這種換能器被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到生產(chǎn)中去。目前對(duì)超聲加工的應(yīng)用，常用的頻率圍為18 kHz-25 kHz這一低頻段。夾心式壓電瓷換能器在低頻段超聲的工作表現(xiàn)較好，并且有較高的電聲轉(zhuǎn)換效率，相對(duì)于磁致伸縮換能器能更好的適應(yīng)超聲加工的需要。壓電瓷振子是壓電換能器的核心部件，常用的振動(dòng)模式有伸縮振動(dòng)、剪切振動(dòng)以與彎曲振動(dòng)8。由本課題可見(jiàn)，設(shè)計(jì)對(duì)象為變幅桿，但是前提是“扭轉(zhuǎn)振動(dòng)”，因此，下面將對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)換能器9進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。在傳統(tǒng)的加工工藝中，普遍采用了縱向振動(dòng)即伸縮振動(dòng)的方式來(lái)將振動(dòng)能量傳遞給工具進(jìn)行加工，縱向振動(dòng)換能器具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、制造工藝簡(jiǎn)單、功率重量比大、電聲性能良好

26、等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用較廣泛的一種水聲換能器10。但當(dāng)對(duì)硬脆材料進(jìn)行加工時(shí)，會(huì)出現(xiàn)加工效率低、刀具磨損嚴(yán)重、表面質(zhì)量較差等多種問(wèn)題。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)換能器就是因?yàn)榕まD(zhuǎn)超聲加工能夠有效解決縱振超聲加工的弊端而應(yīng)運(yùn)而生的，關(guān)于扭轉(zhuǎn)超聲加工的優(yōu)點(diǎn)在前文已經(jīng)提出，此處就不再介紹。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的產(chǎn)生主要有兩種方式，第一種是利用模式轉(zhuǎn)換產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，第二種則是利用扭轉(zhuǎn)振動(dòng)換能器11。由于模式轉(zhuǎn)換換能器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，理論設(shè)計(jì)和計(jì)算困難，且能量轉(zhuǎn)換效率低，不利于一般的工程設(shè)計(jì)應(yīng)用，所以人們大多采用扭轉(zhuǎn)振動(dòng)換能器。扭轉(zhuǎn)壓電瓷片作為扭轉(zhuǎn)振動(dòng)換能器的核心部件，其制作方法較難。目前通常采用把方形壓電瓷片拼接在一起或直接對(duì)圓形壓電瓷片上

27、下面加電極進(jìn)行切向極化的方法。方形壓電瓷片拼接，該工藝的制作方法簡(jiǎn)單，成本低。采用在圓形壓電瓷片上下面加電極切向極化的方法制成壓電瓷片扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效果好，理論發(fā)展也已較為成熟，但是相比前者，切向極化圓形瓷片的極化成本、難度更高，功率容量小，以與會(huì)出現(xiàn)對(duì)大尺寸圓形瓷片極化時(shí)產(chǎn)生電極擊穿和極化不完全等問(wèn)題12。由于切向極化壓電瓷片的一些弊端，很多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究，并提出了一些改進(jìn)設(shè)計(jì)。如祥生13等提出了將壓電瓷片設(shè)計(jì)成梯形并拼接的設(shè)計(jì)，比方形拼接有更好的振動(dòng)效果，同時(shí)也沒(méi)有切向極化壓電瓷片那么復(fù)雜。葉發(fā)根14等將上下面加電極進(jìn)行切向極化的壓電瓷片改進(jìn)成瓷環(huán)，并在環(huán)的外加電極來(lái)進(jìn)行極化，也很好的解決了

28、原有設(shè)計(jì)帶來(lái)的問(wèn)題，使扭轉(zhuǎn)振動(dòng)換能器能被應(yīng)用到更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。超聲波變幅桿超聲變幅桿是超聲振動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)主要部分，它能放大超聲換能器產(chǎn)生的質(zhì)點(diǎn)位移和速度，使超聲能量聚集到較小的面積上，即聚能，因此也長(zhǎng)被稱作超聲變速桿或超聲聚能器15。一般使用的換能器，不管是磁致伸縮式還是壓電伸縮式，處于諧振狀態(tài)時(shí)其振子端面的振動(dòng)速度或位移振幅都比較小，因此必須在換能器的前端面加接一級(jí)或兩級(jí)變幅桿，對(duì)振幅進(jìn)行放大，直至達(dá)到加工要求，由此引出了對(duì)超聲變幅桿的研究設(shè)計(jì)。根據(jù)超聲波的應(yīng)用場(chǎng)合不同超聲波變幅桿的設(shè)計(jì)形狀也不同。按照變幅桿的振動(dòng)類型，可將其分為縱向振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、彎曲振動(dòng)以與復(fù)合振動(dòng)（縱-彎16、縱-

29、扭17）四類。從單一變幅桿的母線形狀分：可以分為階梯形、指數(shù)形、懸鏈線形、圓錐形、高斯形、傅里葉形、余弦形等眾多類型，若將這些單一形狀變幅桿組合起來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，則是復(fù)合型變幅桿。雖然變幅桿有那么多的種類，但是縱向振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、彎曲振動(dòng)這三類變幅桿的設(shè)計(jì)方法一樣，都是從振動(dòng)方程出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。變幅桿的性能指標(biāo)主要有共振頻率、輸入阻抗、放大率等。圓錐形變幅桿的制造較為容易，但是其放大率較小，往往很難達(dá)到實(shí)際應(yīng)用所需的要求；階梯形變幅桿制造容易，放大率也比較大，但是其振幅受負(fù)載阻力的影響較大，同時(shí)在應(yīng)力集中的階梯部位容易產(chǎn)生疲勞斷裂，不適合高強(qiáng)度的生產(chǎn)作業(yè)；本課題的設(shè)計(jì)對(duì)象指數(shù)形變幅桿的放大率適中，

30、工作穩(wěn)定性較好，常用于小孔、深孔的加工，但是缺點(diǎn)是加工比較復(fù)雜18。由于變幅桿需要工作在交變負(fù)載下，同時(shí)會(huì)因?yàn)閭鬟f和放大超聲波的振動(dòng)能量而導(dǎo)致溫度升高，因此，要求變幅桿材料具有小的聲波阻抗，較低的熱損耗，較高的疲勞強(qiáng)度，易于加工以與價(jià)格便宜等特點(diǎn)。目前變幅桿的加工材料主要為45號(hào)鋼和工具鋼。圖1.2為幾種常見(jiàn)變幅桿：(a) 指數(shù)形變幅桿(b) 圓錐形變幅桿（c）階梯形變幅桿圖1.2 常見(jiàn)變幅桿超聲變幅桿的性能可以用許多參量來(lái)描述。在實(shí)際應(yīng)用中最常用的是：共振頻率19，共振長(zhǎng)度，放大系數(shù)，形狀因數(shù)，輸入阻抗等等。放大系數(shù)是指變幅桿工作在共振頻率時(shí)輸出端與輸入端的質(zhì)點(diǎn)位移或速度振幅的比值；形狀因數(shù)

31、是衡量變幅桿所能達(dá)到最大振動(dòng)速度的指標(biāo)之一，它僅與變幅桿的幾何形狀有關(guān)，值越大，所能達(dá)到的最大振動(dòng)速度也越大；輸入阻抗定義為輸入端策動(dòng)力與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度的復(fù)數(shù)比值20。通過(guò)對(duì)變截面扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿與變截面縱向振動(dòng)變幅桿的波動(dòng)方程的比較可以發(fā)現(xiàn)，他們之間各量的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：扭轉(zhuǎn)角縱向振動(dòng)位移，截面的極慣性矩變幅桿的橫截面積。因此，分析縱向振動(dòng)變幅桿的結(jié)果可以直接應(yīng)用到扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿中21。論文章節(jié)安排第一章 緒論第二章 超聲變幅桿的設(shè)計(jì)原理第三章 超聲變幅桿的參數(shù)計(jì)算第四章 超聲變幅桿的有限元分析第五章 總結(jié)與展望圖1.3 章節(jié)安排第一章介紹了超聲加工的應(yīng)用現(xiàn)狀以與超聲振動(dòng)系統(tǒng)的幾個(gè)主要組成部分，表明

32、本課題的研究意義。第二章介紹了指數(shù)形變幅桿的設(shè)計(jì)原理，闡明對(duì)本課題指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的設(shè)計(jì)思路，同時(shí)羅列出一些主要的參數(shù)的運(yùn)算公式。第三章介紹了根據(jù)要求計(jì)算得到的指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的具體參數(shù)，如尺寸，位移節(jié)點(diǎn)，形狀因數(shù)等。第四章介紹了有限元軟件ANSYS以與通過(guò)其仿真得到設(shè)計(jì)的變幅桿各性能參數(shù)的模擬值。第五章對(duì)本論文進(jìn)行總結(jié)，以與介紹需要深入研究的方面。超聲變幅桿的設(shè)計(jì)原理基本設(shè)計(jì)思路圖2.1 指數(shù)形變幅桿（1）確定變幅桿的工作頻率，20KHZ，振幅比（輸出端振幅與輸入端振幅之比）為5。（2）選擇材料。對(duì)材料的要:1.在工作頻率圍材料的損耗?。?.材料的疲勞強(qiáng)度高，而聲阻擾率??；3.易于機(jī)

33、械加工，作液體處理應(yīng)用時(shí)還要求變幅桿的輻射面所用的材料耐腐蝕。本課題中選用45號(hào)鋼為材料，彈性模量E=210.9 GPa，密度=7800 kg/m3。（3）估計(jì)形狀因數(shù)。一般方法算出變幅桿的形狀因數(shù)為=1。（4）放大系數(shù)。指數(shù)形變幅桿的橫截面極慣性矩按指數(shù)規(guī)律沿軸而減小在=的截面處，扭轉(zhuǎn)角振幅放大系數(shù)=（5）節(jié)點(diǎn)位置。通過(guò)均勻截面桿的波動(dòng)方程以與邊界條件，可以得到變幅桿的質(zhì)點(diǎn)位移和位移節(jié)點(diǎn)。變截面桿扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的波動(dòng)方程分析時(shí)設(shè)桿為軸對(duì)稱，其最大橫向尺寸比桿的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)聲波波長(zhǎng)小得多。這樣，桿作扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，每一個(gè)截面可以認(rèn)為是一個(gè)平面，且垂直于軸，處于橫截面平面上的半徑，扭轉(zhuǎn)后不彎曲，應(yīng)力值正比于由

34、軸到觀察點(diǎn)的距離.設(shè)橫截面的扭轉(zhuǎn)角為,扭矩為.作用在和兩平面所限定的單元上的扭轉(zhuǎn)力矩為，這個(gè)力矩和角加速度和截面慣性矩的乘積相平衡，即 （2.1）扭轉(zhuǎn)力矩。用下面積分定義慣性矩其中2為棒截面的極慣性矩；為材料密度。將M與代入式（1）得當(dāng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)為諧和振動(dòng)時(shí)有 （2.2）其中,為圓頻率，為桿中橫波的速度。指數(shù)形變幅桿坐標(biāo)原點(diǎn)處的截面極慣性矩為，橫截面的極慣性矩按指數(shù)規(guī)律沿軸而減小在桿的末端即處，極慣性矩，因此輸出端與輸入端扭轉(zhuǎn)角振幅放大系數(shù)為，我們稱為慣性矩系數(shù)。其中此時(shí)方程（2）的解為 （2.3）其中。應(yīng)變分布的表達(dá)式為 （2.4）邊界條件為 （2.5）頻率方程和諧振長(zhǎng)度由式（2）和邊界條件（

35、5）的，可以得到關(guān)系式頻率方程為（2.6）相速度 （2.7）桿的長(zhǎng)度由上式可以看出，在指數(shù)形變幅桿中，聲波的速度和圓頻率有關(guān)，且只有時(shí)聲波才能在變幅桿中傳播。即要求工作頻率。根據(jù)（6）（7）與，可以得到諧振長(zhǎng)度 （2.8）位移節(jié)點(diǎn)由邊界條件（5）與式（3）和（4）可以確定常數(shù)，并代入式（3）得到質(zhì)點(diǎn)位移的分布 （2.9）應(yīng)變或應(yīng)變力分布為 （2.10）由式（9），當(dāng)時(shí)，得到位移節(jié)點(diǎn)為 （2.11）放大系數(shù) （2.12）對(duì)實(shí)心指數(shù)桿，因此直徑的變化規(guī)律為最大的線切變位移在桿的表面，因此線切變位移振幅放大系數(shù)為輸入力阻抗由式（3）并利用邊界條件時(shí)得到；由式（4）與邊界條件，得到 （2.13）而由邊

36、界條件得，將A，B代入式（13）得到則輸入力阻抗為利用關(guān)系式，則 （2.14）其中形狀因數(shù)我們知道，變幅桿中的最大質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度與桿中的最大扭矩成正比，它滿足，其中是變幅桿材料的特性力阻抗，而是一無(wú)量綱的常數(shù)，決定于桿的幾何形狀，所以稱為形狀因數(shù)。要得到變幅桿末端盡可能大的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度或者位移振幅，除了選擇小而疲勞強(qiáng)度高的材料之外，還必須設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)男螤睿怪当M可能的大，因此指也是衡量變幅桿的重要參量之一。（2.15）式（10）經(jīng)過(guò)整理，可以得到扭轉(zhuǎn)角沿桿的軸向分布表達(dá)式 （2.16）由極值條件得到應(yīng)變極大點(diǎn)方程 （2.17）將式（17）代入式（16）得應(yīng)變極大值為，而由式（9）得，所以形狀因數(shù)為

37、（2.18）其中由式（17）求得。本章小結(jié)本章從扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的波動(dòng)方程出發(fā)，根據(jù)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿與縱向振動(dòng)變幅桿相似的原理，推導(dǎo)出了指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的位移節(jié)點(diǎn)，放大系數(shù)，形狀因數(shù)等主要公式，為下一章具體的參數(shù)計(jì)算提供理論依據(jù)。超聲變幅桿的參數(shù)計(jì)算結(jié)合上一章推導(dǎo)出的指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的計(jì)算公式，本章根據(jù)相應(yīng)設(shè)計(jì)對(duì)變幅桿進(jìn)行參數(shù)計(jì)算。超聲變幅桿的參數(shù)選擇本課題擬選取超聲頻率為20，材料為45號(hào)鋼，放大系數(shù)為5，45號(hào)鋼的參數(shù)特性如下表3.1表3.1 45號(hào)鋼參數(shù)特性密度（）彈性模量（）聲速()泊松比抗拉強(qiáng)度（）780021032180.3600得出切變模量。指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的參數(shù)計(jì)算半波

38、長(zhǎng)圓截面指數(shù)形變幅桿在超聲處理中有廣泛應(yīng)用，如超聲加工，超聲焊接等等，由于超聲換能器端面振幅很小，所以必須通過(guò)加裝超聲變幅桿來(lái)實(shí)現(xiàn)振幅放大，使實(shí)際工作強(qiáng)度達(dá)到要求。計(jì)算參量：a、諧振長(zhǎng)度由式（7）（8）得b、c、檢查是否成立即滿足d、求位移節(jié)點(diǎn)由式有：e、放大系數(shù) 由得大端直徑為，小端直徑為f、求應(yīng)力極大點(diǎn)由式得：g、求形狀因數(shù)，由式（18）h、根據(jù)上面所求出的參量，計(jì)算出指數(shù)形變幅桿外形的加工尺寸。變幅桿直徑徑向變化按計(jì)算（附錄A）。本章小結(jié)本章根據(jù)第二章推導(dǎo)出的指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的理論公式結(jié)合具體的設(shè)計(jì)要求對(duì)變幅桿的位移節(jié)點(diǎn)，放大系數(shù)，形狀因數(shù)等主要參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，為下一章的ANSYS有

39、限元仿真提供了理論基礎(chǔ)，在與仿真后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比后，可以檢驗(yàn)本課題設(shè)計(jì)的變幅桿的正確性。超聲變幅桿的有限元分析ANSYS有限元軟件簡(jiǎn)介ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國(guó)ANSYS開(kāi)發(fā)，它能與多數(shù)CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, IDEAS, AutoCAD等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí)CAE工具之一。ANSYS有限元軟件包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來(lái)求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)與碰撞等問(wèn)題。因此它可應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域： 航

40、空航天、汽車(chē)工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器械等。軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。ANSYS的分析類型主要有：1.結(jié)構(gòu)靜力分析；2.結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析；3.結(jié)構(gòu)非線性分析；4.動(dòng)力學(xué)分析；5.熱分析；6.電磁場(chǎng)分析；7.流體動(dòng)力學(xué)分析；8.聲場(chǎng)分析；9.壓電分析。ANSYS模態(tài)分析建立模型，劃分網(wǎng)絡(luò)在建立模型的過(guò)程中需要注意以下幾點(diǎn)：1.模態(tài)分析必須是線性行為，如果定義了非線性行為，程序會(huì)自動(dòng)將其作為線性的單元來(lái)對(duì)待。2.材料性質(zhì)可以是線性的或是非線性的，各項(xiàng)同性或各向異性的，恒定的或和溫度有關(guān)的，在模態(tài)分析中必須制定彈性模量EX和材料

41、密度DENS。采用三維模型，自底向上方法生成實(shí)體，即先定義關(guān)鍵點(diǎn)，然后由點(diǎn)生成線、面和體?？梢詼p少模型大小和圍，加速計(jì)算速度、保證計(jì)算精度，同時(shí)也充分利用變幅桿的軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)。圖4.1和圖4.2為設(shè)計(jì)的指數(shù)形變幅桿的模型圖圖4.1 變幅桿半截面圖4.2 指數(shù)形變幅桿三維圖在劃分網(wǎng)格之前要定義面的單元屬性，選定屬性為SURF154，選擇自由網(wǎng)格劃分，建立完成的變幅桿有限元模型如圖4.3所示：圖4.3 指數(shù)形變幅桿有限元模型加載并求解1.指定分析類型和分析選項(xiàng)模態(tài)分析求解前，指定分析類型為模態(tài)分析，待提取的模態(tài)個(gè)數(shù)為l0。2.求解計(jì)算求解程序輸出的容主要是固有頻率，固有頻率被寫(xiě)入到輸出文件。輸出結(jié)果

42、如圖4.4所示：圖4.4 模態(tài)分析結(jié)果由圖可以看出，模擬輸出的階梯型變幅桿的固有頻率為19979Hz，解析值為20000Hz，偏差值為21Hz，相對(duì)偏差0.1%。諧響應(yīng)分析在諧響應(yīng)分析建立模型與劃分網(wǎng)格時(shí)與模態(tài)分析完全一樣，在求解選擇諧響應(yīng)分析，另外需要在大端添加非法向表面載荷即轉(zhuǎn)矩，在這里添加轉(zhuǎn)矩為。放大倍數(shù)分析通過(guò)在大端和小端面邊緣的質(zhì)點(diǎn)位移用來(lái)得到扭轉(zhuǎn)角，可以得到旋轉(zhuǎn)超聲波在指數(shù)形變幅桿中傳播后的放大倍數(shù)，因此在輸出時(shí)選擇了輸出大端面和小端面上x(chóng)軸上的z方向位移，如圖4.5和圖4.6所示：圖4.5 變幅桿小端質(zhì)點(diǎn)位移圖4.6 變幅桿大端質(zhì)點(diǎn)位移根據(jù)得到初始設(shè)定放大倍數(shù)為5，偏差值為0.0

43、2，偏差0.4%。位移節(jié)點(diǎn)分析由于本課題采用的是旋轉(zhuǎn)波，傳播時(shí)在中心軸上位移始終為零，因此在這里要選擇距離軸較近的一條中心軸平行的直線上的質(zhì)點(diǎn)位移來(lái)觀察位移節(jié)點(diǎn)的位置，如圖4.7所示：圖4.7 質(zhì)點(diǎn)位移如圖所示，變幅桿的節(jié)點(diǎn)位置在距離變幅桿大端三分之一處。最大應(yīng)力分析在諧響應(yīng)分析結(jié)果中可以觀察到最大應(yīng)力云圖，如圖4.8所示：圖4.8 應(yīng)力云圖由圖得到最大應(yīng)力為 Pa。為找到最大應(yīng)力的位置，用到兩步：1.找到y(tǒng)方向最大應(yīng)力位置；2.在xOz面上找到最大應(yīng)力位置。分析距中心軸0.005m處應(yīng)力分布圖如圖4.9所示：圖4.9 應(yīng)力分布圖通過(guò)兩圖可以得到最大應(yīng)力位于距離變幅桿小端三分之一處。本章小結(jié)表

44、4.1 變幅桿ANSYS值與解析值比較參數(shù)解析值A(chǔ)NSYS值偏差固有頻率（kHz）2019.980.1%放大系數(shù)55.020.4%位移節(jié)點(diǎn)（mm）31.633.14.7%應(yīng)變極大點(diǎn)（mm）61.258.83.9%通過(guò)表4.1可以看出，本課題設(shè)計(jì)的指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的理論值與模擬值大致一樣?？偨Y(jié)與展望超聲變幅桿在超聲加工系統(tǒng)中具有振幅放大、阻抗匹配和保護(hù)換能器的作用，是功率超聲振動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)重要組成部分。本文通過(guò)查閱變幅桿設(shè)計(jì)相關(guān)資料、文獻(xiàn)，對(duì)指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿進(jìn)行了研究，得出以下結(jié)論：1.根據(jù)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿與傳統(tǒng)縱向振動(dòng)變幅桿相似的基礎(chǔ)，通過(guò)推導(dǎo)可以得出扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的諧振長(zhǎng)度、位移節(jié)

45、點(diǎn)、形狀因數(shù)等重要設(shè)計(jì)參數(shù)，從而得到設(shè)計(jì)的變幅桿相應(yīng)的理論位移分布曲線和應(yīng)力分布曲線。2.借助有限元軟件ANSYS建立指數(shù)形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿的有限元模型，并進(jìn)行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，從而得到了所設(shè)計(jì)變幅桿的固有頻率。3.利用ANSYS進(jìn)行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析來(lái)得到所設(shè)計(jì)變幅桿的諧振頻率、放大系數(shù)、節(jié)點(diǎn)位置、最大應(yīng)力位置等，再與之前計(jì)算的理論結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果符合較好，表明所設(shè)計(jì)的變幅桿基本成功。隨著旋轉(zhuǎn)超聲加工深入到越來(lái)越多的領(lǐng)域，同時(shí)工藝技術(shù)不斷提高，超聲變幅桿的設(shè)計(jì)將會(huì)越來(lái)越受到重視?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，超聲加工會(huì)拓展到更多的領(lǐng)域，展現(xiàn)出美好的前景。參考文獻(xiàn)1鳳國(guó)，勤儉. 超聲加工技術(shù)M

46、. ：化學(xué)工業(yè), 20052林仲茂變幅桿的原理和設(shè)計(jì)M. ：科學(xué)，1987, 36-403賀西平，高潔超聲變幅桿設(shè)計(jì)方法研究J聲學(xué)技術(shù)，2006，25(1)：82854Zhao Wansheng，Wang Zhenlong，Di Shichun ，et alultrasonic and electric discharge machining to deep and small hole on titanium alloyJJournal of Materials Processing Technology，2002，120：101-165溫任林，嚴(yán)景平.超聲振動(dòng)切削技術(shù)與誤差補(bǔ)償技術(shù)的綜合應(yīng)

47、用J. 工具技術(shù)，1997（8）：3-66鳳國(guó)，勤儉超聲加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀與其發(fā)展趨勢(shì)J電加工與模具，2005，25-307向慧，錢(qián)樺旋轉(zhuǎn)超聲加工振動(dòng)系統(tǒng)的研究J振動(dòng)與沖擊，2010，29(4)：218-2218林書(shū)玉壓電瓷薄圓環(huán)振子徑向振動(dòng)的機(jī)電等效電路與其分J應(yīng)用學(xué)，2005，24(3)：140-1469YI Youping，SEEMANN Wolfgang，GAUSMANN Rainer et alDevelopment and analysis of a longitudinalandtensionaltype ultrasonic motor with two statorsJUlt

48、rasonic，2005，43：62963410王清池縱向壓電換能器預(yù)應(yīng)力的研究J海洋技術(shù)，1996，15(3)：20-2411若超聲手冊(cè)M：大學(xué)，199912林書(shū)玉斜槽式縱-扭復(fù)合模式壓電超聲換能器的研究J，聲學(xué)學(xué)報(bào)，1999，1(24):59-6513祥生，德遠(yuǎn)基于有限元法的超聲扭轉(zhuǎn)換能器研究J壓電與聲光，2006，28(5)：551-55614葉發(fā)根，輝，林書(shū)玉一種新型扭轉(zhuǎn)振動(dòng)壓電瓷超聲換能器J2010，32(3)：410-41315云電超聲加工與其應(yīng)用M：國(guó)防工業(yè)，199516周光平超聲振動(dòng)縱彎和縱扭復(fù)合振動(dòng)J聲學(xué)學(xué)報(bào)，2001，26(5)：435-43917林書(shū)玉大振幅縱-扭復(fù)合振動(dòng)

49、模式超聲變幅桿J壓電與聲光，2002，24(10)：81-8418志斌旋轉(zhuǎn)超聲加工裝置的設(shè)計(jì)與新型變幅桿的研究D ：理工大學(xué)，2008，8-2019賀西平，胡時(shí)岳簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)復(fù)合扭振變幅桿J應(yīng)用聲學(xué)，2001，20(6)：33-3520黃霞春超聲變幅桿的參數(shù)計(jì)算與有限元分析D：大學(xué)，2007，11-1621林仲茂超聲變幅桿的原理和設(shè)計(jì)M：科學(xué)，1987, 226-228附錄A 變幅桿的外形尺寸其中：10011624-0.03560.96515.4438-0.07120.93114.90412-0.10680.89914.38516-0.14240.86713.88620-0.1780.83713.

50、39724-0.21360.80812.92828-0.24920.77912.47932-0.28480.75212.031036-0.32040.72611.611140-0.35600.70011.211244-0.39160.67610.821348-0.42720.65210.441452-0.46280.63010.071556-0.49840.6089.721660-0.53400.5869.381764-0.56960.5669.051868-0.60520.5568.741972-0.64080.5278.432076-0.67640.5088.142180-0.71200.

51、4917.852284-0.74760.4747.582388-0.78320.4577.312490.4-0.80460.4477.16附錄B 模態(tài)分析與諧響應(yīng)分析命令流文件1模態(tài)分析FINISH/CLEAR,ALL ！清除數(shù)據(jù)庫(kù)，新建分析/PREP7 ！進(jìn)入預(yù)處理器K,1,0,0,0 ！生成關(guān)鍵點(diǎn)K,2,0.00716,0,0K,3,0.00758,0.0064,0K,4,0.00799,0.0124,0K,5,0.00843,0.0184,0K,6,0.00889,0.0244,0K,7,0.00938,0.0304,0K,8,0.00989,0.0364,0K,9,0.01044,0.

52、0424,0K,10,0.01101,0.0484,0K,11,0.01161,0.0544,0K,12,0.01225,0.0604,0K,13,0.01292,0.0664,0K,14,0.01363,0.0724,0K,15,0.01438,0.0784,0K,16,0.01517,0.0844,0K,17,0.01600,0.0904,0K,18,0,0.0904,0A,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ！生成平面ET,2,SOLID186 ！選擇單元類型MP,EX,1,2.10E11 ！定義材料模型，彈性模量為2.10E11、泊

53、松比為0.3、密度7800MP,PRXY,1,0.3MP,DENS,1,7800MSHKEY,0 ！自由網(wǎng)格劃分AMESH,1/VIEW,1,1,1,1 ！改變視角EXTOPT,ESIZE,5 ！設(shè)置擠出段數(shù)為5EXTOPT,ACLEAR,1 ！設(shè)置擠出操作后清除面單元VROTAT,1,1,18,360 ！面繞軸擠出形成柱體，并產(chǎn)生體單元WPROT,0,-90 ！旋轉(zhuǎn)工作平面FINISH ！退出與處理器/SOLU ！進(jìn)入求解器ANTYPE,2,NEW, , ！進(jìn)行模態(tài)分析FINISH ！退出求解器2諧響應(yīng)分析FINISH/CLEAR,ALL ！清除數(shù)據(jù)庫(kù)，新建分析/PREP7 ！進(jìn)入預(yù)處理器K,1,0,0,0 ！生成關(guān)鍵點(diǎn)K,2,0.00716,0,0K,3,0.00758,0.0064