超声波线束机功率超声变幅杆固有频率的模态分析
超声波线束机功率超声加工,是指通过声学系统沿一定方向给刀具或工件施加高频振动进行加工的一种能量／J~ T TY法。超声加工声学系统主要由超声波发生器、换能器、变幅杆刀具或工件构成。该声学系统中,变幅杆是连接 换能器和刀具的过渡元件,也是超 声加工能否 进 行的 最 关键元件。变幅杆的作用是将 振 动 幅 值 放 大，输出振幅的大小标志着超声能量密度的大小。对超声加工系统来说 ,变幅杆的设计非常重要 ,在不考虑刀具负载的情况下，变幅杆的 振 动 问 题 实 际 上 就 是 在 换 能 器 输出端机械信号谐响应下的受迫振动问题 。 根据振动理论，只有在变幅杆的固有频率等于激振力频率时 ，变幅杆的共振才能产生。因此，在设计超声变幅 杆 0时 ，首先给定设计频率(变幅杆的固有频率)和要求的振幅放大倍数，根据变幅杆的形状 参数和牛顿运动定理列出波动方程 ，然后对波动方程求解得到变幅杆的长度、振动节点等几何参数，最后通过激振实验，测量变幅杆的真实固 有 频 率。采用激振实验确定变幅杆的固有 频 率 比 较 麻烦 。本文提出利用Ansys软件建模分析法和振动学中特征方程与特征值模态分析两种方法来替代变幅杆的固有频率 激 振 实 验，并分析其计算的准确性 。
超声波线束机功率超声变幅杆固有频率的模态分析Ansys分析在超声波线束机超声振动加工系统中超声波发生器的激振频率会发生漂 移 ，有必要通过传感器等实验方法来检测变幅杆在宽频下的振动模态。而在实验条件有限的情况下 ，有限元数值分析方法可以替代实验法来进行模态分析 。
超声波线束机功率超声变幅杆固有频率的模态分析Ansys分析是数值计算中的一种离散化方法，在每个单元的物质特性及节点载荷 、边界条件明确后 ，通过节点 、位移与节点力之问的关系式计算出每个单元的刚度矩阵 。若干个单元的 刚度矩阵集合成构件的总刚度矩阵，并通过数学 形式表达出来，最后通过求解数学表达式的特征值来得到构件的固有频率 。
(1 ) 建立模型
将变幅杆均分为12份，每份看作一个等截面杆 ，在Ansys中用link180元素进行网格划分 。
(2 ) 边界条 件
由于本文关心的是变幅 杆在纵振时的固有频率，所以限制变幅杆的径向自由度，保留变幅杆轴向振动自由度 。对于的简化变幅杆，对13个节点均限制其Y、Z自由度 ，保留自由度(每个节点有3个自由度 ) 。
通过模态分析可以得到变幅杆的多固有频 率：第一阶频率为变幅 杆不发生应变情况下的刚体振动 频 率，对于高频纵向振动的变幅杆来说，其固有频率从第二阶开始考虑，前9 阶固有频率如下：f：{19977，35320，50409，64747 ，77924 ，89614 ，99551，107525 ，11338 1 } ( 厂为固有频率 ) 。
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