Page 18 - 《应用声学》2022年第5期

694 2022 年 9 月

以找到最佳的扇形孔结构参数，仿真结果如图11 ∼
图14所示。
从图 11可以看出，当r s = 13 mm、扇形片的角
r s
度 β = 11 均保持不变时，随着中心小圆半径 r x 的
◦
β
增大，系统的旋转角度、扭转振幅、剪切应力均呈现 r x
出先增大、后减小的趋势；在r x = 2 mm 时，旋转角 r d
度、扭转振幅和剪切应力均达到最大值；随着 r x 的
增大，系统的谐振频率则呈现出先减小、后增大的
趋势。由此可以看出，r x 会对系统的性能产生影响，
图 10 扇形孔结构参数
当r x = 2 mm 时，基于周期性扇形孔和斜槽结构的
纵扭复合超声振动系统的性能可以达到最佳。 Fig. 10 Fan-shaped hole structure parameters

4.5 3.5
4.0
3.0
3.5 2.5
3.0
஽ᣁᝈए/(O) 2.5 ҝѭऄҧ/(10 7 NSm -2 ) 2.0
1.5
2.0
1.5 1.0
1.0
0.5
0.5
0
0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10
r x ⊳mm r x ⊳mm
(a) ஽ᣁᝈए (b) ҝѭऄҧ
0.08 11420
0.07
11400
0.06
ੵᣁ૝ࣨ/mm 0.05 ᮠဋ/Hz 11380

0.04
0.03 11360
0.02 11340
0.01
11320
0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10
r x ⊳mm r x ⊳mm
(c) ੵᣁ૝ࣨ (d) ៈ૝ᮠဋ

图 11 r x 对系统性能的影响
Fig. 11 The impact of r x on system performance

当 r x = 2 mm 保持不变时，因为 l s = r s − r x ， r s = 13 mm 时，旋转角度、剪切应力以及扭转振幅
即 l s 的大小只与 r s 有关。从图 12 可以很明显地看 全部达到最大；而随着 r s 的增大，系统的谐振频率
出，在 r x = 2 mm 和扇形片的角度 β = 11 都保持 则呈现逐渐减小的趋势。由此可以看出，r s 的取值
◦
不变时，随着 r s 的增大，系统的旋转角度、剪切应力 会对系统的性能产生影响，且 r s = 13 mm 时，系统
以及扭转振幅均呈现出先减小、后增大的趋势。当 性能最佳。