【摘要】：超聲切割技術(shù),如超聲切割食品、紡織品、橡膠和復(fù)合材料等,具有高效、節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn),在機(jī)械、冶金、食品、材料、醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近年來(lái),隨著超聲技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,超聲切割的應(yīng)用領(lǐng)域也隨之進(jìn)一步擴(kuò)大。在切割光纖領(lǐng)域中,傳統(tǒng)的切割方式是通過(guò)對(duì)高強(qiáng)度材料制成的鋒利刀片施加下壓力來(lái)完成光纖的切割,其存在著切割過(guò)程復(fù)雜、光纖易受污染、光纖截面易產(chǎn)生斷裂且刀片使用壽命不長(zhǎng)等不足。為滿(mǎn)足市場(chǎng)上的需求,提高光纖切割效率,改善光纖切割效果,本文設(shè)計(jì)了一種新型的冪函數(shù)型光纖切割刀以及一種新型的冪函數(shù)型壓電超聲光纖切割環(huán)形換能器。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)基于變厚度圓環(huán)的平面應(yīng)力方程及機(jī)電類(lèi)比原理,推導(dǎo)了沿徑向振動(dòng)的冪函數(shù)型環(huán)形超聲光纖切割刀的機(jī)電等效電路、諧振頻率方程和徑向振動(dòng)時(shí)的位移放大系數(shù)公式。討論了第一、二階徑向共振頻率及相應(yīng)階數(shù)的位移放大系數(shù)M隨圓環(huán)半徑比K的變化關(guān)系。結(jié)果表明,冪函數(shù)型環(huán)形超聲光纖切割刀徑向振動(dòng)的等效電路是一種新型的非互易二端口等效網(wǎng)絡(luò);一階和二階共振頻率隨圓環(huán)半徑比K的增大而增大;一階徑向共振模式下位移放大系數(shù)M隨圓環(huán)內(nèi)外半徑比K的增大先降低后升高,二階徑向共振模式下位移放大系數(shù)M隨圓環(huán)內(nèi)外半徑比K的增大而降低,但二階時(shí)的位移放大系數(shù)M整體大于一階,因此二階徑向共振模式具有更好的徑向振動(dòng)性能。用COMSOL有限元軟件對(duì)解析理論分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證,仿真模擬結(jié)果與解析理論符合良好。(2)在冪函數(shù)型環(huán)形超聲光纖切割刀的等效電路模型基礎(chǔ)上,進(jìn)一步設(shè)計(jì)了一種冪函數(shù)型壓電超聲光纖切割環(huán)形換能器,計(jì)算了第一、二階徑向共振/反共振頻率及對(duì)應(yīng)階數(shù)的有效機(jī)電耦合系數(shù),通過(guò)COMSOL有限元軟件對(duì)解析理論分析結(jié)果驗(yàn)證,仿真模擬結(jié)果與解析理論符合良好。本文研究結(jié)果為冪函數(shù)型環(huán)形超聲光纖切割刀及壓電環(huán)形換能器的工程應(yīng)用提供了簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)理論,文中研究結(jié)論為徑向超聲換能器在光纖切割、橡膠切割以及復(fù)合材料切割等領(lǐng)域提供重要理論參考。
【圖文】：

圖 1.1 光纖究設(shè)計(jì)一種新型的超聲光纖切割刀，分析影響反共振頻率、位移放大系數(shù)等。光纖（如圖 1.1 一種玻璃石英或塑料制成的纖維，其利用光的全導(dǎo)，由于光纖傳導(dǎo)時(shí)的衰減小、損耗低、抗外界離的信息傳輸、通信、傳感器、收發(fā)器等領(lǐng)域具玻璃纖芯和一層塑料包層組成，切割光纖時(shí)需先或其他清潔試劑將光纖擦拭干凈，確定好切割長(zhǎng)，最后需檢查光纖端口是否平滑，，切割質(zhì)量是否或斷裂，將會(huì)使光在光纖中產(chǎn)生反射和散射現(xiàn)象產(chǎn)生不必要的損耗，而且還會(huì)對(duì)光纖切割后的再。因此光纖切割需注意以下幾個(gè)方面：1、切割要盡量光滑，減少裂痕，切割角度一般在 5 左右不可刮傷光纖。目前市場(chǎng)上的光纖切割主要有：高強(qiáng)度材料制成的鋒利刀片施加下壓力來(lái)切割光

圖 1.2 光纖切割刀 A8圖 1.3 超聲光纖切割刀 FK1傳統(tǒng)的施加下壓力方式切割相比較度小于 5 。2、超聲切割光纖切割于超聲光纖切割刀以超聲頻率震蕩染。3、超聲切割光纖所用刀片不長(zhǎng)（市場(chǎng)上超聲切割光纖刀切割壽命約為 10000 次）。4、超聲切割光
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TB552

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1 李偉東;冪函數(shù)型壓電超聲光纖切割環(huán)形換能器的研究[D];中國(guó)計(jì)量大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2686406