Page 124 - 《应用声学》2022年第4期

622 2022 年 7 月

结构如图 4 所示，其中 z 坐标轴轴线过两个对称方
2 纵扭复合变幅杆有限元分析优化 形斜槽的中心连线。使用有限元仿真软件对变幅杆
进行模态分析，保持变幅杆以上的结构尺寸不变，采
2.1 模态分析 用单因素法分别改变L 1 、L 2 、L 3 和L 4 的尺寸，找到

为便于变幅杆装夹，在其大小端变截面处增加 变幅杆 20 kHz附近的纵扭谐振频率，并保证法兰盘
直径为52 mm、厚度为4 mm的法兰盘，法兰增加会 处于变幅杆的节点位置。尺寸改变对纵扭谐振频率
导致变幅杆谐振频率和节点位置变化，变幅杆最终 的变化规律如图5所示。

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x Z

L 

L  L  L 

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图 4 阶梯型变幅杆最终结构
Fig.4 Structural representation of the finally stepped horn

20800 22000
20600
21500
20400
20200 21000
20000 20500
f/Hz 19800 f/Hz
19600 20000
19400 19500
19200
19000
19000
18800 18500
56 61 66 55 60 65 70
ܸቫ᫂एL  /mm ࠵ቫ᫂एL  /mm
(a) བྷㄟ䮯ᓖ (b) ሿㄟ䮯ᓖ
21500
23000
21000
22500
20500
22000
f/Hz 20000 f/Hz 21500
21000
19500
20500
19000
20000
18500 19500
0 20 40 60 0 10 20 30 40 50
͜૝ీ᫂एL  /mm பയ˗ॷᡰ࠵ቫ᭧ᄊᡰሏL  /mm
(c) Րᥟᵶ䮯ᓖ (d) ᯌ‭ѝᗳᦞሿㄟ䶒䐍⿫

图 5 单因素变幅杆结构参数对纵扭振动频率的影响
Fig. 5 Influence of structure size on frequency of stepped horn