شماره راهنما :
360 گلپايگان
پديد آورنده :
عزيززاده طرقي، رضا
عنوان :
طراحي، شبيه سازي عددي و ساخت هورن آلتراسونيك استوانه اي با ارتعاشات طولي- پيچشي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
99ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
هورن , سيستم هاي ارتعاشي , ارتعاش طولي- پيچشي , آلتراسونيك
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/08/12
دانشكده :
فني مهندسي گلپايگان
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/08/12
چكيده فارسي :
چكيده
امروزه باتوسعه هرچه بيشتر فناوريهاي ساخت، استفاده از طرحهاي جديد هورنهاي ارتعاشي نيز رو به افزايش است، لذا مطالعات علمي بكار رفته در آن از اهميت ويژه اي برخوردار است. هورنهاي ارتعاشي بهعنوان يكي از اجزاي كليدي در فناوري آلتراسونيك، نقش حياتي در كاربردهاي مختلف صنعتي ايفا ميكنند. از جمله اين كاربردها ميتوان به جوشكاري پلاستيك، پردازش مواد پيشرفته، برش دقيق، و حتي كاربرد در صنايع پزشكي و بستهبندي اشاره كرد. اين ابزارها با استفاده از ارتعاشات مكانيكي با فركانس بالا، امكان انتقال دقيق انرژي به ماده هدف را فراهم كرده و فرآيندهاي صنعتي را با دقت و كارايي بالا بهينه ميكنند.
در سيستمهاي ارتعاشي آلتراسونيك، هورنهاي مورد استفاده بايد داراي ضريب بزرگنمايي، مناسبي باشند تا سيستم كيفيت مناسبي داشته باشد. به همين دليل تا كنون تلاشهاي زيادي در خصوص بررسي هورنهاي مختلف براي بررسي ضريب بزرگنمايي هورنها انجام شده است. از طرفي، هورن بايد به گونه اي طراحي شود تا بهينه ترين توان مصرفي را داشته باشد كه درسالهاي اخير، معدود شركتهاي توليد كننده اين تجهيزات، باتحربه و آزمون وخطا در اين راستا حركت كرده اند. در اين پژوهش، چند شكل مختلف هورن استوانه اي طولي-پيچشي با پارامترهاي طراحي متغير كه ميتواند از يك ماده اوليه ساخته شود، مورد بررسي قرار گرفته وباهم مقايسه شده اند.
در اين پروژه چهار شكل هورن استوانه اي با ابعاد مختلف(عمق شيار، طول هورن) مدل سازي و مورد شبيه سازي عددي، آزمايشات تجربي قرار گرفتند. براي ارزيابي عملكرد، از دستگاه ليزر داپلر براي اندازهگيري سرعت ارتعاشات طولي و پيچشي در خروجي هورن استفاده شده است. آزمايشها در توانهاي ورودي 25، 50، و 75 درصد انجام شده و نسبت بزرگنمايي طولي و پيچشي براي هر هورن محاسبه گرديد. با مقايسه نتايج شبيه سازي در انسيس و تست تجربي، اين نتيجه بدست آمد كه عمق شيارها تاثيرات به مراتب بيشتري نسبت به زاويه شيارها در دامنه طولي-پيچشي هورنها دارد وبزرگ نمايي بيشتري ايجاد ميكنند كه با انجام تست تجربي اين نتيجه اثبات شد. دادههاي بهدستآمده از اين پژوهش ميتوانند به بهبود طراحي و عملكرد هورنهاي ارتعاشي و افزايش كارايي در كاربردهاي عملي منجر شوند.
چكيده انگليسي :
Abstract
This study introduces an innovative design of ultrasonic horns featuring cylindrical geometry with variable-depth helical grooves, aimed at extracting torsional vibration components from longitudinal excitation without the use of independent torsional actuators. To investigate the dynamic behavior, finite element method (FEM) simulations were conducted to determine modal characteristics, including natural frequencies and vibrational patterns. Experimental resonance testing was performed using laser Doppler vibrometry (LDV), measuring vibration amplitudes at the input and output of the horn structure. Based on these measurements, amplification factors of transmitted vibrations were calculated and compared with the numerical simulation results. The findings revealed that the optimized groove configuration significantly enhances torsional components at resonant frequencies, while the relative error between simulation and experiment remained below 6%. These results confirm the feasibility of inducing torsional excitation through structural design alone, providing a promising foundation for the development of compound-mode ultrasonic devices in industrial and biomedical applications.
استاد راهنما :
حامد رضوي بني
استاد داور :
بهمن اسدي , ايمان فخاري گلپايگاني
