[發(fā)明專(zhuān)利]一種空心帶指數(shù)形過(guò)渡段的復(fù)合型超聲變幅桿的設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810445501.9
• 申請(qǐng)日: 2018-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108647439B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高桂麗;王傲;李大勇;石德全
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/20
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種空心帶指數(shù)形過(guò)渡段的復(fù)合型超聲變幅桿的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，一種空心帶指數(shù)形過(guò)渡段的復(fù)合型超聲變幅桿的設(shè)計(jì)方法，它是按以下步驟實(shí)現(xiàn)的：

步驟一、變幅桿過(guò)渡段的母線形狀為指數(shù)形，兩端為等長(zhǎng)的圓柱體結(jié)構(gòu)，圓柱體的橫截面外直徑分別與指數(shù)形過(guò)渡段的大、小端面外直徑相等，變幅桿帶有圓柱形通孔，設(shè)變幅桿的大端端面外直徑為D₁，小端端面外直徑為D₂，中心孔直徑為D₀，面積系數(shù)為N，則：

給定D₁、D₂、D₀時(shí)，利用(1)式即可求出N；

步驟二、設(shè)變幅桿所用材料的楊氏模量為E，密度為ρ，超聲波在變幅桿中的傳播速度為C，變幅桿的諧振頻率為f，圓波數(shù)為k，則：

給定E、ρ、f時(shí)，利用(2)式即可求出k；

步驟三、設(shè)變幅桿的大端圓柱段長(zhǎng)度為L(zhǎng)₁，過(guò)渡段長(zhǎng)度為L(zhǎng)₂，小端圓柱段長(zhǎng)度為L(zhǎng)₃，變幅桿的蜿蜒指數(shù)為β，則：

由求出的N、k，利用(3)式即可求出L₁、L₂、L₃、α₂、β、k_z；

步驟四、設(shè)變幅桿的位移節(jié)點(diǎn)為x₀，則：

由求出的α₂、k_z，利用(4)式即可求出x₀；

步驟五、設(shè)變幅桿的形狀因數(shù)為則：

由求出的L₁、k，利用(5)式即可求出

步驟六、設(shè)變幅桿的放大系數(shù)為M_p，則：

M_p＝|N[cos(k_zL₂)-tanα₂sin(k_zL₂)]|????(6)

由求出的N、k_z、L₂、α₂，利用(6)式即可求出M_p；

步驟七、變幅桿過(guò)渡段的直徑函數(shù)為：

由給定D₁、D₀，再由求出的β，利用(7)式即可確定變幅桿過(guò)渡段的形狀；

步驟八、運(yùn)用模擬軟件依據(jù)步驟一至步驟七中給定的數(shù)據(jù)和計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)空心超聲變幅桿的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心帶指數(shù)形過(guò)渡段的復(fù)合型超聲變幅桿的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的大端端面直徑D₁為90mm、小端端面直徑D₂為40mm、中心孔直徑D₀為15mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心帶指數(shù)形過(guò)渡段的復(fù)合型超聲變幅桿的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的空心帶指數(shù)形過(guò)渡段的復(fù)合型超聲變幅桿的材質(zhì)為45號(hào)鋼。