根据计算结果进行阶梯环比较分析和规律总结

       阶梯环辐射体具有辐射面积大、辐射效率高等优点，在大功率超声领域被广泛应用。在高频大功率声辐射条件下，薄盘的机械强度明显不足;因此应考虑用厚板。从声学工程力学应用角度研究，基于Mindlin理论推导了新型阶梯环形变幅器自由边界条件下的弯曲振动频率方程;并对频率方程进行数值求解和有限元模拟及实验测试;同时还研究了各结构参数及材料对变幅器频率的影响。结果表明，自由边界条件下，有限元模拟结果与厚板理论计算结果都比较接近实验测试结果，误差较小。当其他参数一定时，在厚板范围内，前三阶频率随圆盘基底厚度、圆盘厚度的增加而增加;随内半径和外径的增加减小;随阶梯半径的增大而增大。所取材料的前三阶有限元模拟频率与厚板理论计算结果误差较小，其中45号钢频率最大，而铜频率最小，铝频率居中，研究结论对大功率阶梯环辐射体及辐射器的设计和应用提供理论参考和频率调试依据。

       为了聚集振动能量、放大振动位移及变换振动的方向等，各种类型的超声聚能器被广泛使用。纵向振动、扭转振动、弯曲振动、径向振动以及复合振动等类型超声聚能器是按振动模式划分的。对纵向振动聚能器的相关设计理论比较完善，但对其他振动模式完整且系统的研究及设计理论未有。随着超声以及水声技术的不断发展，新的超声技术被广泛重视。具有辐射面积大、辐射效率高等优点的阶梯环辐射体在大功率超声领域被广泛应用。文献对薄板阶梯环变幅器径向振动特性进行了数值计算。目前大都采用薄板理论对圆板和阶梯圆板的弯曲振动特性及其辐射声场进行研究。随着板厚跨比的增大，特别在高频大功率声辐射条件下，薄盘的机械强度明显不足，因此应考虑厚板，对其研究最为广泛应用的是Mindlin理论。用Mindlin理论厚圆盘弯曲振动进行详细研究。在大功率超声应用中不仅需要对厚板的振动特性进行研究，还需要得到不同边界条件的频率方程和位移的解析解，其结果对于声学工程设计和声场计算非常重要，因此有必要从声学工程应用角度探索并研究新型大功率变幅器。本文提出了一种大功率新型阶梯环型变幅器，并基于Mind-lin理论对新型变幅器在自由边界条件下的频率方程进行推导，并对频率方程进行数值求解和实验测试，结果表明理论计算结果与有限元模拟及实验测试结果基本相符，不同结构参数对系统频率影响不同，根据计算结果进行比较分析和规律总结，其结论对设计大功率阶梯环辐射体提供了参考，也为大功率弯振辐射器的实际应用提供理论参考。www.zbhdjx.cn