一种新型高频大功率超声振动辐射器

利用机械振动体的三维耦合振动，研制了一种新型的高频大功率超声辐射器，即立方体型振动辐射器，从理论上推出了振出了振子的频率方程，研究了纵振动与横振动之间的耦合关系；从耦合振动的角度得出了材料泊松系数的取值范围，实验表明，辐射器的频率设计值怀测量值符合很好，由于纵横振动的强烈耦合，增大了声波辐射面积，改善了声匹配，提高了辐射器的辐射效率及声功率。     

圆形超声辐射器的多维耦合振动

用解析方法研究了圆形超声辐射器的多维耦合振动,通过引入振动轴向振动与横向振动之间的机械耦合系数,导出了辐射器耦合振动共振频率方程的解析表达式,由此不仅能够得出振子的轴向共振频率,而且可以得出震子的径向共振频率,与一维理论的结果相比,本文得出的结果与实测值更加符合,实验表明,振子共振频率的测量值与计算值符合很好。     

梁结构耦合点的振动功率传输

讨论了多根梁耦合点的振动功率传输特性．耦合点采用刚体质量来模拟，根据耦合点的平衡条件和连续条件，得到了波动方程中的幅值，建立了波动幅值和振动功率之间的关系，并得到振动功率反射和传播系数．反射和传播系数确定为振动频率和耦合角度的函数．算例计算了二叉梁的反射系数和传播系数，分析了耦合角度和振动频率以及是否计及耦合点质量对反射系数和传播系数的影响，得到了一些有价值的结论．对于振动控制和结构优化设计具有重要的意义．     

气介式弯曲振动功率超声复合换能器的振动特性研究

对气介式弯曲振动大功率超声复合换能器的振动特性进行了研究,该复合换能器由夹心式功率超声纵向换能器及弯曲振动的薄圆盘辐射器组成,对弯曲圆盘在不同边界条件下的共振特性进行了分析,给出了辐射器的共振频率设计方程、等效质量等效弹性系数;同时研究了气介式复合振动换能器的机电等效电路,分析了复合换能器的整体频率方程。实验结果表明,辐射器共振频率的计算值与测量值符合较好。     

气介式弯曲振动功率超声复合换能器的振动特性研究

对气介式弯曲振动大功率超声复合换能器的振动特性进行了研究 .该复合换能器由夹心式功率超声纵向换能器及弯曲振动的薄圆盘辐射器组成 .对弯曲圆盘在不同边界条件下的共振特性进行了分析 ,给出了辐射器的共振频率设计方程、等效质量和等效弹性系数 ;同时研究了气介式复合振动换能器的机电等效电路 ,分析了复合换能器的整体频率方程 .实验结果表明 ,辐射器共振频率的计算值与测量值符合较好     

环形间隙内振动圆柱流固耦合动力特性研究

应用有限元法，建立了粘性流体速度和压力振荡方程．考虑流固耦合作用，导出了环形间隙内振动圆柱流固耦合动力模型，提出了流体附加质量和阻尼系数的计算方法．结合实例研究了间隙大小、圆柱在环形间隙内的偏心以及圆柱振动频率等参数的影响．指出流体反作用力随环形间隙的减小、偏心距的增大和振动频率的降低而非线性增大．考虑耦合作用后，附加质量系数基本不变，而附加阻尼系数减小，在大偏心、小间隙和振动频率低时差别比较明显．     

充液圆柱壳内旋转重力波的振动分析

为揭示充液弹性圆柱壳受高频激励，壳内自由液面出现低频大幅旋转重力波的产生机理，应用非线性动力学理论，在考虑弹性壳与流体的非线性耦合条件下，建立了壳液耦合系统的非线性振动方程组．运用Runge-Kutta法进行数值求解，得到了该系统振动的时间历程及频谱特性曲线，进一步分析了系统的非线性动力学特性．结果发现，当激励力幅值足够大，且激励力频率在壳体固有频率与液体固有频率之和的附近窄频带内时，壳内自由液面会出现大幅低频旋转重力波．由此可知，低频大幅旋转重力波的产生机理是由壳体两个同频率模态同时在壳液耦合系统非线性因素的作用下而引起的组合共振．     

功率超声振动系统中横向振动的研究

利用耦合振动理论研究功率超声技术中大尺寸矩形截面振动系统的多维耦合振动,推出了振动系统的频率方程,分析了振动系统中横向与纵向振动之间的相互关系以及横向振动模式的分布情况,计算并测量了考虑横向振动后系统的纵向谐振频率。     

斜拉桥钢索的振动与张力问题

本文用弦振动理论分析了斜拉桥钢索的简谐振动和强迫振动，结合对钢索在常温下振动频率的测量，计算了常温某一温度的张力．采用线性插值由该张力值推算出其它气温下钢索的张力，并与实际的测量结果作了比较．     

大型电厂空冷结构与风机耦合振动响应分析

空冷结构属钢-混凝土混合结构,刚度和质量沿竖向分布极不均匀,与动力设备耦合振动响应明显。通过大比例模型试验和ANSYS软件模拟计算,研究了空冷结构的动力性状和不同工况下不同频率时结构的动位移和动应变响应。结果表明,实测振型与计算模态吻合,扭转效应明显,振型高度耦合,模型频率计算值小于试验值,反推的原型频率值大于原型频率计算值。耦合振动响应测试结果与计算结果基本一致,低阶共振大于高阶共振,风机应避开结构前三阶频率。风机全开产生的动位移不容忽视,但其动应变仍在弹性范围内,应注意疲劳破坏,建议用良好冲击韧性和冷弯...     

基于Mindlin理论新型阶梯环型变幅器弯曲振动特性研究

阶梯型辐射体具有辐射面积大、辐射效率高等优点,在大功率超声领域被广泛应用。在高频大功率声辐射条件下,薄盘的机械强度明显不足;因此应考虑用厚板。从声学工程力学应用角度研究,基于Mindlin理论推导了新型阶梯环形变幅器自由边界条件下的弯曲振动频率方程;并对频率方程进行数值求解和有限元模拟及实验测试;同时还研究了各结构参数及材料对变幅器频率的影响。结果表明,自由边界条件下,有限元模拟结果与厚板理论计算结果都比较接近实验测试结果,误差较小。当其他参数一定时,在厚板范围内,前三阶频率随圆盘基底厚度、圆盘厚度的增加而增加;随内半径和外径的增加减小;随阶梯半径的增大而增大。所取材料的前三阶有限元模拟频率与厚板理论计算结果误差较小,其中45号钢频率最大,而铜频率最小,铝频率居中,研究结论对大功率阶梯型辐射体及辐射器的设计和应用提供理论参考和频率调试依据。     

矩形辐射体夹心式复频超声换能器研究

研究了一种具有多个共振频率的矩形辐射体夹心式复频超声换能器．换能器由圆柱形后盖板、压电陶瓷晶堆及矩形六面体前盖板组合而成．根据表观弹性法和一维纵向振动理论。给出了此类复频超声换能器横向（x，y方向）及纵向（z方向）共振频率方程．用有限元法对给定具体尺寸的此类换能器进行了模态和谐响应分析，得出了其频率输入导纳曲线．理论和数值计算分析表明。此类超声换能器具有多个共振频率，可在不同振动模态上工作，达到了利用同一尺寸超声换能器产生多个共振频率的目的．     

水听器法测量功率超声振动珩磨空化声场分布

为了直接、简便地研究功率超声振动珩磨作用下的空化效应,对其声场建立数学模型,采用水听器对功率超声振动空化声场参数进行了定点测量,对数学模型所得到的仿真结果进行验证。为了研究流体介质中超声空化声场的分布情况,采用水听器法对不同功率与不同种类液体介质中的辐射超声场进行了多点声压测量。通过对比试验数据分析发现,声波沿换能器截面方向成对称分布,沿换能器轴向方向随距离的增加而衰减;不同种类的液体介质也会影响声压的分布以及空化效应的强弱。该方法可以直观的评价超声振动珩磨作用下的空化声场的强度和分布情况,对后续研究超声珩磨的空化泡动力学行为以及对超声振动珩磨装置的优化设计具有一定的实际应用价值。     

固定式刚性联轴器不对中弯扭耦合振动特性

以水轮发电机组固定式刚性联轴器平行不对中故障为研究对象,从动力学角度推导不对中机理,建立平行不对中弯扭耦合振动微分方程.基于该微分方程,理论上分析了弯振、扭振之间的相互影响;从转速、质量偏心、不对中量和阻尼系数等几方面进行弯扭耦合振动数值仿真.仿真计算表明:弯振与扭振通过固结于转子的偏心质量相互耦合;弯振主要包含工频成分,不对中越严重,工频所占比例越大.扭振包括极大的直流分量和少量倍频成分,过大的直流分量对机组安全不利.     

夹心式纵-弯复合振动模式超声换能器的研制

研究了一种新型的夹心式纵－弯复合振动模式压电超声换能器．这种换能器用两套压电陶瓷片分别产生纵振动和弯曲振动．利用波动方程的通解,再加上边界条件,推出了纵振动和弯曲振动的频率方程．由频率方程设计出换能器的尺寸,使两种振动模式工作在同一频率．为验证设计理论,制做了一个频率为１０ｋＨｚ的换能器．实验结果表明,换能器的共振频率与设计值基本吻合．     

基于远场方法的结构声辐射模态研究

以平板为例，采用瑞利积分构造辐射算子，研究了通过远场方法获得的声辐射模态及其物理意义，给出声辐射模态的辐射效率，并进一步讨论了其与近场方法的声辐射模态之间的关系，明确了声辐射模态为辐射体的固有性质，可通过不同方法获得．在此基础上，运用远场方法的声辐射模态进行声功率的计算，对声功率表达式进行了截断并作进一步改进，这样仅用特征频率的前L阶声辐射模态就能计算不同频率的总声功率，使得计算和控制声功率得以简化．     

水平旋转钻柱横向振动特性试验

利用水平井钻柱动力学特性模拟装置,对不同钻压和转速条件下水平旋转钻柱横向振动特性进行试验研究。结果表明:钻压和转速是影响水平井旋转钻柱横向振动特性的重要因素;随着转速增加,两横向振动的频率逐渐变大而相位差变小,两横向振动频率与钻柱自转频率呈线性关系;钻压增大对两横向振动频率的影响不大,但两横向振动的相位差会随着钻压的增大而逐渐变小;实际钻进中,钻柱一直处于井筒的右下部,转速选取时应尽量避开52.1 r/min。     

纵-扭复合型超声马达共振频率调谐

将传统的复合型超声马达改进成双定子对称结构,提出一种通过在定子上附加一个调整环实现纵、扭振动同频共振的新方法.根据线性压电理论建立定子振动分析理论模型,研究定子的纵向振动与扭转振动第一阶固有频率随调整环质量和位置的变化规律,优化双定子复合型超声马达的几何结构参数.研究结果表明:调整环的质量对定子纵向振动与扭转振动的固有频率的影响程度相同,但调整环在定子上的位置对纵向振动的固有频率的影响程度有较大差异.当改变调整环在定子上的位置,纵向振动一阶固有频率的变化很小,但扭转振动一阶固有频率变化较大;调整环处于定子端部时,可以实现定子纵向振动与扭转振动一阶固有频率的调谐.