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声峰超声波浅析弯曲振动变幅杆的几种形式(一)
来源:
时间:2023-01-13
在超声波技术领域里,有时需要采用
弯曲振动变幅杆
,与纵向振动变幅杆配合使用。在设计计算时应注意到,弯曲振动变幅杆的共振频率与换能器纵向振动工作频率必须一致,否则振动系统将不能正常工作。
在实际应用中,由于变幅杆受到扭转,剪切,加压力后的纵向压缩以及负载反作用等因素的影响,使实际工作频率低于理论计算的数值。声峰超声波将介绍等截面杆几种弯曲运动形式的计算。
(1)两端自由的弯曲振动变幅杆
当杆在其轴所在平面内受到一个垂直轴向力的作用时发生弯曲,杆的劲度使其恢复平衡状态,于是在垂直轴的方向上发生振动,这种振动方式就是杆的弯曲振动。对于等截面杆的弯曲振动,弯曲是在一个平面内发生的,如图5-14所示。弯曲振动方程式为
得以下关系式
式中,m
i
为基准常数;i是振动形式的级数 c为等截面杆中的纵波声速;ω为角速度。
有
根据上式计算得到mi值列于表5-8。
设计举例:由表5-8查出,时,设共振频率为20kHz,等截面杆采用直径为10mm的实心软钢棒,令其作弯曲振动,利用式(5-8)算岀等截面杆的共振长度
设端面至波节点的位置为Xn,将振动节点的位置的值列于表5-9。
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