弹性模量对TC4超声刀变幅杆性能影响的模拟

变幅杆是超声刀的重要组成部分，起放大振幅的作用。材料弹性模量的改变对同一结构下变幅杆的性能会产生影响。利用纵向波动方程理论进行超声变幅杆的参数化建模，并使用有限元模拟软件对不同弹性模量变幅杆进行模态与谐响应分析。在满足变幅杆设计要求的前提下，研究了TC4钛合金弹性模量对阶梯悬链形超声刀变幅杆结构共振频率、输出端位移幅值和应力极大值的影响。研究结果表明：结构共振频率随TC4弹性模量的增加而升高；输出端位移幅值和应力极大值均随TC4钛合金弹性模量增加先增大后减小；工作频率为55.5kHz，弹性模量在106～107GPa,110～111GPa时变幅杆的应力极大值均小于400 MPa，输出端位移幅值均在30～50μm，达到超声刀变幅杆的性能要求。