[发明专利]一种空心带指数形过渡段的复合型超声变幅杆的设计方法

摘要

一种空心带指数形过渡段的复合型超声变幅杆的设计方法，属于功率超声变幅杆设计领域。本发明技术要点：一、计算面积系数N；二、计算圆波数k；三、计算α2、kz、大端圆柱段长度L1、过渡段长度L2、小端圆柱段长度L3、蜿蜒指数β；四、计算位移节点x0；五、计算形状因数φ；六、计算放大系数Mp；七、确定变幅杆过渡段的形状；八、运用模拟软件依据步骤一至步骤七中给定的数据和计算的结果进行数值模拟，对空心带指数形过渡段的复合型超声变幅杆的设计进行优化。本发明适用于空心带指数形过渡段的复合型超声变幅杆的设计。

主权项

1.一种空心带指数形过渡段的复合型超声变幅杆的设计方法，其特征在于，一种空心带指数形过渡段的复合型超声变幅杆的设计方法，它是按以下步骤实现的：步骤一、变幅杆过渡段的母线形状为指数形，两端为等长的圆柱体结构，圆柱体的横截面外直径分别与指数形过渡段的大、小端面外直径相等，变幅杆带有圆柱形通孔，设变幅杆的大端端面外直径为D1，小端端面外直径为D2，中心孔直径为D0，面积系数为N，则：给定D1、D2、D0时，利用(1)式即可求出N；步骤二、设变幅杆所用材料的杨氏模量为E，密度为ρ，超声波在变幅杆中的传播速度为C，变幅杆的谐振频率为f，圆波数为k，则：给定E、ρ、f时，利用(2)式即可求出k；步骤三、设变幅杆的大端圆柱段长度为L1，过渡段长度为L2，小端圆柱段长度为L3，变幅杆的蜿蜒指数为β，则：由求出的N、k，利用(3)式即可求出L1、L2、L3、α2、β、kz；步骤四、设变幅杆的位移节点为x0，则：由求出的α2、kz，利用(4)式即可求出x0；步骤五、设变幅杆的形状因数为则：由求出的L₁、k，利用(5)式即可求出步骤六、设变幅杆的放大系数为Mp，则：Mp＝|N[cos(kzL2)‑tanα2sin(kzL2)]|    (6)由求出的N、kz、L2、α2，利用(6)式即可求出Mp；步骤七、变幅杆过渡段的直径函数为：由给定D1、D0，再由求出的β，利用(7)式即可确定变幅杆过渡段的形状；步骤八、运用模拟软件依据步骤一至步骤七中给定的数据和计算的结果进行数值模拟，对空心超声变幅杆的设计进行优化。