The computer simulation and optimization of ultrasonic actuator

Darbo tikslas: Vilniaus pedagoginio universiteto ultragarsinių mechanizmų laboratorijoje sukurtų ultragarsinių keitiklių kompiuterinis modeliavimas ir jų parametrų optimizavimas. Uždaviniai: Taikant AutoCAD (Solid Works) ir ANSYS programas, sukurti mikro-variklio geometrinį ir matematinį modelius; Nustatyti duoto pjezovariklio pagrindinius parametrus; Atlikti ultragarsinės virpesių sistemos (UVS) dinaminę analizę ir nustatyti darbinio taško judėjimo trajektoriją, esant harmoniniam žadinimui. Optimizuoti darbinio taško trajektoriją, priklausomai nuo išorinių parametrų. Rezultatai ir išvados Sudaryti pjezokeitiklio geometrinis ir matematinis modeliai. Ištirtas ultragarsinių virpesių sistemų išėjimo grandies taškų judėjimo elipsine trajektorija formavimo principas. Išanalizuotos “ultragarsinio keitiklio” ultragarsinių virpesių sistemų bei jų koncentratorių savosios virpesių formos ir savieji rezonansiniai dažniai. Atlikta UVS dinaminė analizė ir nustatyta darbinio taško judėjimo trajektorija esant harmoniniam virpesių žadinimui. Nustatyti ultragarsinės virpesių sistemos (UVS) sužadinimo parametrai, prie kurių gaunama maksimali darbinio taško judėjimo trajektorija.The purpose of this thesis: Computerised modelling of ultrasound converters created at the ultrasound laboratory of Vilnius Pedagogical University and optimisation of their parameters. Goals: To create the geometric and mathematic models of micro-engine applying AutoCAD (Solid Works) and ANSYS programs; To establish the main parameters of the given piezoengine; To perform the dynamic analysis of the ultrasound vibrations system (UVS) and establish the trajectory of the operating point, when the harmonic excitation is present. To optimize, depending on the external parameters, the trajectory of the operating point. Results and conclusions The geometric and mathematic models of piezoconverter have been established. The principle of formation of movement along the ellipse trajectory of ultrasound vibrations systems outlet chain’s points has been investigated. The very own vibrations forms and the very own resonant frequencies of “the ultrasound converter’s” ultrasound vibrations systems and their concentrators have been analysed. UVS dynamic analysis has been performed and the operating point’s movement trajectory, when the harmonic vibrations excitation is present, has been established. The ultrasound vibrations systems (UVS) excitation parameters, at which the peak trajectory of the operating point is obtained, have been established.Švietimo akademijaVytauto Didžiojo universiteta