فهرست مطالبعنوانصفحهفهرست جدولهابفهرست شكلهاجفصل 1-طراحی یک مبدل هوشمند آلتراسونیک11-1-مقدمه11-2-پیکربندی و عملکرد سیستم31-3-روش های مدل سازی المان محدود مبدل61-3-1-قوانین طراحی و مدلسازی قطعات61-4-شبیه سازی FEM مبدل81-5-نتایج و بحث FEM9فهرست مراجع21 a. روش های مدل سازی المان محدود مبدل i. قوانین طراحی و مدلسازی قطعاتطراحی مبدل آلتراسونیک شامل بخش های اصلی زیر است:1. مونتاژ موتور التراسونیک:مونتاژ موتور، که مبدل نیز نامیده می شود، گاهی اوقات شامل چندین حلقه پیزوالکتریک پیش تنیده بین دو انتها می باشد. در این بخش مناسب ترین مواد پیزوالکتریک باید انتخاب شوند و باید بین حلقه های پیزوالکتریک پیش-تنش تعریف شود. بر اساس طراحی محصول قبلی، تجارب و نتایج تجربی، ثابت های الاستیک مواد و منابع اصطکاک باید مشخص و تعیین شوند. با توجه به اصلاحات محاسباتی تکراری می توان دریافت که این پارامترها بر حساسیت فرکانس رزونانس تاثیر نمی گذارد، اما آنها به دامنه پاسخ حساس هستند. مودهای نزدیک به حالت ناخواسته احتمالی باید حذف شوند. صفحه جلویی تیتانیومی است و صفحه پشتی آلومینیومی است.2. شاخ سونوترود آلتراسونیک:سونوترود سیلندرشکل به منظور انتقال انرژی آلتراسونیک به موتور متصل است. استفاده از تیتانیوم، فولاد و آلومینیوم با ضریب انبساط حرارتی پایین تر، به عنوان جنس شاخ توسط آزمون های فرآیندی جهت تاثیر بیشتر بر اتصال سیمی به اثبات رسیده است. در این مرحله باید شکل تعیین شود. معمولا این پارامترها بر اساس طراحی قبلی و قاعده ای کلی تعیین می شوند. در اینجا شکل به صورت سیلندر مخروطی انتخاب شده است، حالت ارتعاش اصلی و حالت های پارستیک باید مشخص و برای یافتن ابعاد تحلیل شوند.3. سونوترود التراسونیک همراه با آمپلی فایر.یک هندسه خاص، در این مورد یک سیلندر مخروطی، در نزدیکی قسمت بالای سیلندر اصلی به منظور تقویت دامنه آلتراسونیک استفاده شده است. در این مرحله، هندسه تقویت کننده باید با فرکانس و دامنه مورد نیاز تنظیم شده باشد. فرکانس ارتعاشی بالای مبدل (در حال حاضر تا 138 کیلو هرتز یا 200 کیلو هرتز) با استفاده از آزمون های فرآیندی تعیین شده است. هر چند آلومینیوم و فولاد را می توان برای قسمت شاخ استفاده کرد، اما تیتانیوم برای طراحی شاخ انتخاب شده است و در نهایت با توجه به خواص ویژه آن تجزیه و تحلیل شده است [17] (همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است).جدول 1. خواص مواد انتخاب شده برای مدل.