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弯振圆盘中相邻模态解耦方法研究

陕西师范大学学报（自然科学版） 2017年第6期45卷 44-49页

作者：闫秀丽李娜杨佳婷卫相润贺西平陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西省超声重点实验室陕西西安710119

大功率工作状态下,振动体在谐振频率附近会激发其他振动模态,这些模态会产生非线性效应,并干扰谐振模态。为了减弱模态耦合的影响,在阶梯圆盘以及平盘圆盘背面进行开槽,使谐振模态与相邻模态的间距增大;并研究了相邻模态之间距离较大时... 详细信息

大功率工作状态下,振动体在谐振频率附近会激发其他振动模态,这些模态会产生非线性效应,并干扰谐振模态。为了减弱模态耦合的影响,在阶梯圆盘以及平盘圆盘背面进行开槽,使谐振模态与相邻模态的间距增大;并研究了相邻模态之间距离较大时,所对应的开槽位置及几何参数。结果表明:开槽位置在位移方向的次最大位置附近时,谐振模态与其相邻模态的频率间距最大,并且圆盘的辐射声场的指向性不发生变化。

关键词：非线性开槽模态耦合

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APDL语言优化设计复合超声变幅杆

云南大学学报（自然科学版） 2018年第1期40卷 88-93页

作者：崔晓娟贺西平蒙永红卫相润陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西省超声重点实验室陕西西安710119

为得到大振幅比的复合型变幅杆,研究了优化设计的方法.以窄端带有圆锥杆复合指数形变幅杆为例,在给定谐振频率和变幅杆大端及小端直径条件下,以谐振长度为设计变量,谐振频率为状态变量,放大系数为目标函数进行APDL语言优化设计.以得到... 详细信息

为得到大振幅比的复合型变幅杆,研究了优化设计的方法.以窄端带有圆锥杆复合指数形变幅杆为例,在给定谐振频率和变幅杆大端及小端直径条件下,以谐振长度为设计变量,谐振频率为状态变量,放大系数为目标函数进行APDL语言优化设计.以得到的最佳设计序列,与传统解析法和程序结合的优化设计方法进行比较.结果表明,有限元优化方法与传统解析优化法得到的最大放大系数值相同.文章提供了一种有限元优化设计变幅杆的方法.

关键词：超声变幅杆 APDL 放大系数优化设计

平面激光测振仪测试阶梯盘或板振型的实验研究

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平面激光测振仪测试阶梯盘或板振型的实验研究

波数空间中活塞辐射体近场声压分布的计算及测试

2017中国西部声学学术交流会

作者：卫相润贺西平陕西师范大学物理学与信息技术学院

辐射体通过振动向空气中辐射超声波。辐射体的振型和频率是其振动特性的两个重要参数。动力学分析中,通过模态分析能够得到机械结构自身的振动特性。本文设计了一个阶梯圆盘和一个阶梯矩形板辐射体,并用有限元软件ANSYS对其进行了计算... 详细信息

辐射体通过振动向空气中辐射超声波。辐射体的振型和频率是其振动特性的两个重要参数。动力学分析中,通过模态分析能够得到机械结构自身的振动特性。本文设计了一个阶梯圆盘和一个阶梯矩形板辐射体,并用有限元软件ANSYS对其进行了计算模态分析。实验室拥有的Polytec PSV-400扫描式激光测振仪,只能测试平面形状振动体的振型。纵振换能器分别与盘或板的中心相连作为机械激振源。为测试具有立体形状的盘和板的振型,其阶梯面朝向换能器,其背面（为平面）向外以便利用激光测振仪扫描。结果表明,所测振型符合实际预测并与计算设计的振型吻合。

关键词：激光测振仪阶梯圆盘阶梯矩形板振型

来源： cnki会议评论

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声学技术 2020年第3期39卷 261-266页

作者：卫相润贺西平崔晓娟蒙永红陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西西安710119

在近场范围内,声源在任何平面上的声场都可以通过平面传播波和倏逝波的叠加来得到。以圆形活塞为例,在波数空间中利用角谱法求得其辐射声场的传播波和倏逝波的分布。借助数值分析方法,对圆形活塞声源声轴线上的声压进行计算,得到相应的... 详细信息

在近场范围内,声源在任何平面上的声场都可以通过平面传播波和倏逝波的叠加来得到。以圆形活塞为例,在波数空间中利用角谱法求得其辐射声场的传播波和倏逝波的分布。借助数值分析方法,对圆形活塞声源声轴线上的声压进行计算,得到相应的近场声压分布曲线。由角谱法计算得到的近远场分界点与点源组合法所得结果一致。对不同声源半径时,不同辐射频率下的声压分布曲线进行比较,得出了近场声压的变化规律。阶梯圆盘在辐射理论上应等于对应圆形活塞的辐射。对设计的阶梯圆盘的轴向声压进行了测试,实验测试结果与理论计算结果基本吻合。

关键词：倏逝波轴向声压圆形活塞

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阶梯型变幅杆弯曲振动频率的计算及分析

陕西师范大学学报（自然科学版） 2018年第2期46卷 30-34页

作者：蒙永红贺西平崔晓娟卫相润王红艳陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西省超声重点实验室陕西西安710119

为准确计算阶梯型变幅杆的弯曲振动频率,分别用单独考虑转动惯量或剪切变形影响的Euler-Bernoulli理论,和同时考虑转动惯量和剪切变形影响的Timoshenko理论,解析计算了其弯曲振动频率,进一步利用有限元方法数值计算了相同变幅杆的弯振... 详细信息

为准确计算阶梯型变幅杆的弯曲振动频率,分别用单独考虑转动惯量或剪切变形影响的Euler-Bernoulli理论,和同时考虑转动惯量和剪切变形影响的Timoshenko理论,解析计算了其弯曲振动频率,进一步利用有限元方法数值计算了相同变幅杆的弯振频率。将不同的理论计算值与实验测试值进行比较,得到相应误差。结果表明:当阶梯杆的长度和大端面直径比小于5时,相对于另外两种方法 Timoshenko理论计算结果的误差最小。

关键词：阶梯型变幅杆弯曲振动固有频率 Timoshenko理论

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阶梯型变幅杆弯曲振动频率的研究

阶梯型变幅杆弯曲振动频率的研究

特种加工技术智能化与精密化——第17届全国特种加工学术会议

作者：蒙永红贺西平崔晓娟卫相润陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西省超声重点实验室

超声加工中常用到阶梯型变幅杆。超声变幅杆纵向振动时会不可避免地出现有弯曲振动,会影响振动系统的稳定性,严重时会出现啸振,甚至停振。利用弯曲振动对蓝宝石衬底进行辅助化学机械抛光加工,使其表面光滑,提高材料去除率;纵-弯复合振... 详细信息

超声加工中常用到阶梯型变幅杆。超声变幅杆纵向振动时会不可避免地出现有弯曲振动,会影响振动系统的稳定性,严重时会出现啸振,甚至停振。利用弯曲振动对蓝宝石衬底进行辅助化学机械抛光加工,使其表面光滑,提高材料去除率;纵-弯复合振动合成椭圆振动的方式对硬脆性材料进行微细加工等也需要杆的弯曲振动。因此,研究变幅杆的弯曲振动特性,对于我们有意识地控制变幅杆的弯曲振动以及有目的地利用弯曲振动,都有着重要的意义。本文研究了阶梯型变幅杆的弯曲振动频率与杆的尺寸之间的关系,由两杆连接处位移、转角、弯矩和剪力的连续条件,分别推导了只考虑转动惯量影响(第一种情况)、只考虑剪切变形影响(第二种情况)及两者均不考虑的Euler-Bemoulli理论影响(第三种情况)和两者均考虑的Timoshenko理论(第四种情况)影响的弯曲振动方程,并分别求得了各方程的通解。为了进行对比,解析计算得四类理论下杆的前三阶频率值。随后,又利用有限元软件数值计算了其弯曲振动频率。以一个大端面直径为30mm,长度为52mm;小端面直径为10mm,长度为68mm的阶梯型变幅杆为例,杆的大端面直径和长度的比值为1/4,平均截面直径和长度之比为1/6。材料为45钢,杨氏模量E=210GPa,剪切模量G=80GPa,密度ρ=7800kg/m。第一种情况解析计算结果分别为:5316、18511、28100Hz;第二种情况解析计算结果为:5295、18491、27866Hz;第三种情况解析计算结果为:5212、18647、27912Hz;第四种情况解析计算结果为:5019、18428、27803Hz。为验证上述理论计算的方法,加工并测试了这种变幅杆两端自由状态的弯曲振动频率,解析计算和有限元计算结果与测试结果进行了比较,分析结果表明:第一种情况解析计算结果与测试结果的误差分别为2.86%、0.52%和1.22%;第二种情况解析计算结果与测试结果的误差分别为2.46%、0.41%和0.38;第三种情况解析计算的前三阶弯曲振动频率与测试结果的误差分别为0.85%、1.25%和0.55%;Timoshenko理论计算结果与测试结果的误差分别为2.86%、0.07%和0.15‰有限元计算结果与测试结果的误差分别为0.93%、0.69%和0.22%。Euler-Bernoulli理论计算值与测量值误差较大,原因是Euler-Bernoulli理论不考虑杆的转动惯量和剪切变形的影响。同时考虑了两种影响的Timoshenko理论计算结果与测试结果比较接近,最大误差只有2.86%,最小为0.07%。有限元仿近似真的结果与测试结果的误差在0.22%-0.93%。

关键词：阶梯型变幅杆弯曲振动谐振频率

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指数-圆柱复合变幅杆参数化优化设计

指数-圆柱复合变幅杆参数化优化设计

特种加工技术智能化与精密化——第17届全国特种加工学术会议

作者：崔晓娟贺西平蒙永红卫相润陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西省超声重点实验室

超声加工是一种重要的特种加工方法。超声变幅杆是配合超声换能器改变振动振幅的功能组件。在振动系统工作过程中,由超声换能器输出端产生的振动幅度较小,一般只有几微米。而在超声加工、超声焊接、超声金属成型等大量高强度超声应用中... 详细信息

超声加工是一种重要的特种加工方法。超声变幅杆是配合超声换能器改变振动振幅的功能组件。在振动系统工作过程中,由超声换能器输出端产生的振动幅度较小,一般只有几微米。而在超声加工、超声焊接、超声金属成型等大量高强度超声应用中振幅通常为几十到几百微米,必须借助变幅杆的作用将机械振动质点的位移或振速进行放大。本文以指数-圆柱复合变幅杆为例,给定条件为大端直径52mm,小端直径16mm,谐振频率20Hz。采用有限元软件ANSYS对该复合变幅杆建立模型、划分网格并进行模态计算,参数化提取前几阶模态找到纵振模态值和大小端振幅,得到放大系数,并生成循环所用的分析文件。进入优化处理器指定分析文件,以谐振长度为设计变量,谐振频率为状态变量,放大系数为目标函数进行优化,得到了最佳优化序列,谐振频率为19.97kHz,放大系数为4.60,对应的指数杆长度为81.23mm,圆柱杆长度为42.95mm。随后利用机械阻抗法与程序计算结合的方法,推导了频率方程和放大系数,编制计算程序,将指数杆长度作为变量进行循环计算,由推导得到的公式计算频率不变时圆柱杆长度和复合变幅杆的放大系数,挑选出放大系数最大的那组为最优值。最终得到最大放大系数为4.74及对应的指数杆长度为82.20mm,圆柱杆长度为41.67mm。结果表明两种方法所得的优化结果基本一致,有限元优化设计方法可以优化设计变量并获得最大的放大系数。将两种优化设计方法得到的模拟值相互比较,误差不超过3%,说明有限元优化设计准确、可靠。运算过程中的浮点计算可能是导致误差的原因。可以看出,两种方法本质相同,各有特点,前者建模、在满足所有设计要求的条件下迭代计算,求得目标函数的极值,自动考虑了三维耦合,且结果可视,具体;后者一维理论推导、编程,逻辑性强,由此也可相互印证。

关键词：复合变幅杆放大系数优化设计

来源： cnki会议评论

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变幅杆弯曲振动频率的计算及分析

电加工与模具 2018年第2期 60-62页

作者：蒙永红贺西平崔晓娟卫相润陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西省超声重点实验室陕西西安710119

超声变幅杆发生纵向振动时会不可避免地发生弯曲振动,进而影响振动系统的稳定性。以圆柱型变幅杆为例,分别通过不考虑转动和剪切的Euler-Bernoulli理论、只考虑转动惯量或只考虑剪切变形的影响、以及考虑转动惯量和剪切变形影响的Timosh... 详细信息

超声变幅杆发生纵向振动时会不可避免地发生弯曲振动,进而影响振动系统的稳定性。以圆柱型变幅杆为例,分别通过不考虑转动和剪切的Euler-Bernoulli理论、只考虑转动惯量或只考虑剪切变形的影响、以及考虑转动惯量和剪切变形影响的Timoshenko理论,计算了对应的弯曲振动频率。又利用有限元软件计算了弯曲振动频率,并将上述计算值与实验测试值进行了比较,分析得到了各自的误差结果。

关键词：变幅杆弯曲振动固有频率

基于神经网络的莺歌海盆地DF区块黄流组储层压力预测与成因分析

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石油实验地质 2024年第5期46卷 1088-1097页

作者：宁卫科鞠玮相如煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

在油气勘探开发及生产过程中,储层压力对油气聚集、分布及运移的过程起着重要作用,异常高压储层甚至会造成井壁崩落、井涌、井喷等钻井事故。传统的储层压力测井预测主要采用经验公式法、有效应力法等,存在参数确定难、主观性强等问题... 详细信息

在油气勘探开发及生产过程中,储层压力对油气聚集、分布及运移的过程起着重要作用,异常高压储层甚至会造成井壁崩落、井涌、井喷等钻井事故。传统的储层压力测井预测主要采用经验公式法、有效应力法等,存在参数确定难、主观性强等问题。为此,以莺歌海盆地DF区块为例,在实测数据基础上,构建基于BP神经网络和卷积神经网络的储层压力预测模型,建立测井曲线与实测储层压力之间的隐式直接关系,对储层压力进行了预测并分析了其超压成因。研究结果表明:(1)构建的卷积神经网络模型预测储层压力精度高,最优模型的均方根误差为0.27 MPa;(2)预测莺歌海盆地DF区块黄流组储层压力为53.26~55.60 MPa,平均压力系数为1.66~1.95,呈现为超压;(3)DF区块黄流组超压成因机制为以流体膨胀作用为主,欠压实作用为辅。

关键词：储层压力预测 BP神经网络卷积神经网络超压黄流组莺歌海盆地

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