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超聲波焊頭有限元分析

作者:稷械超聲波 發(fā)布時間:23-04-17 點擊:217

有限元素分析程序:


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 ˙將求解域離散成以節(jié)點相接的元素模型

 

 ˙建立個別元素之節(jié)點力與位移關(guān)系,求出各元素之勁度矩陣

 

 ˙在滿足節(jié)點位移之諧合條件及節(jié)點受力之平衡條件下,將個別元素之勁度矩陣組合成整個求解域之總勁度矩陣

 

 ˙將求解域之總勁度矩陣配合已知節(jié)點上之邊界條件,即可計算其它節(jié)點上之未之應力、應變與變位

 

 ˙利用元素內(nèi)之插值函數(shù),可得元素內(nèi)任何位置之應力、應變與變位超音波喇叭(HORN)有限元素分析展開

 

 ˙構(gòu)建一合適的共振體形狀繪制圖型─立體圖

 

 ˙啟動分析軟件導入圖型檔案

 

 ˙設(shè)定分析參數(shù)─材質(zhì)、密度、楊氏系數(shù)、

 

 ˙設(shè)定分析組件數(shù)據(jù)─建立、編輯

 

 ˙欲求解的數(shù)目〈Mode數(shù)〉頻率范圍〈上、下限〉

 

 ˙檢查幾何圖型─重迭、破洞

 

 ˙element數(shù)目愈小分析愈精準但計算費時

 

 ˙執(zhí)行分析,觀看分析結(jié)果,尋找類近共振模態(tài)

 

 ˙有類近共振模態(tài)─儲存影像─位移、應力、與向量

 

 ˙無類近共振模態(tài)─重新構(gòu)思新的共振體檢視喇叭(HORN)振動摩擬分析影像

 

 ˙前視位移  從喇叭正面影像觀看喇叭位移分布狀況,位移振幅均勻度及位移振幅量。

 

 ˙立體位移  從喇叭立體影像觀看喇叭位移分布狀況,補充正面影像觀看不到的部位。

 

 ˙前視應力  從喇叭正面影像觀看喇叭應力分布狀況,應力集中度及應力相對值。

 

 ˙立體應力  從喇叭立體影像觀看喇叭應力分布狀況,補充正面影像觀看不到的部位。

 

 ˙向量  從向量影像觀看喇叭振動方向,可細觀察振幅向量均勻度及應力集中部位的振動狀況。

 

 ˙細部應力、向量  觀看局部部位的細部應力、振幅向量狀況。

 

 ˙不同軸向之應力、向量  觀看喇叭振動不同軸向時的應力、向量狀況。

 

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何謂有限元素分析?

 

      將材料作有限度的分割,分割出有限的小單元,由于單元很小可以假設(shè)每一小單元內(nèi)部其性質(zhì)是相同的,而單元與單元的性質(zhì)不同,這樣就化繁為簡,可以進行分析,元素切割越小,所得結(jié)果越精細,此稱為有限元素分析。有限元素分析軟件可以用來做一般結(jié)構(gòu)應力分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真、熱傳導分析及磁場分析外,亦可拿來做優(yōu)化設(shè)計。有限元素分析需要龐大的 運算, 如沒有計算機協(xié)助是無法進行運算的;在有限元素分析中,主要的目的是決定零件或系統(tǒng) 經(jīng)由一些環(huán)境條件的驅(qū)動,反應為何。這個分析結(jié)果可被用來驗證其性能,也可以用來改良其設(shè)計和優(yōu)化其設(shè)計。當然,所有的這些結(jié)果必須有正確的設(shè)計模型,正確的定義環(huán)境條件和FEA(有限元素分析)軟件本身被正確的執(zhí)行三大條件。

 

超聲波焊頭有限元分析

 

   超聲波使用有限元素分析,最早可追溯20年前,與工研院機械所振動實驗室合作,做超聲波振動部組,尤其是超聲波焊頭之振動模態(tài)分析,算是觀念的啟萌,后來在1995年,公司開發(fā)超聲波I.C焊線機,申請業(yè)界科專計劃補助,購買了第一套軟件,才得以進行持續(xù)的研究和改善,至今10多年了,恒波超聲波在有限元素分析的應用上,更持續(xù)與國內(nèi)研學單位合作,尋求優(yōu)化設(shè)計,所謂優(yōu)化設(shè)計是將客戶要熔接之振幅需求,利用有限元素分析找出最佳的超聲波模具的設(shè)計方式,最佳的振幅分布及最少的應力影響,在一些特殊之應用,除了HORN (超聲波焊頭) 要考慮外,其他連要熔接之塑料工件,甚至底座也要分析,透過這些應用,不僅超聲波焊頭 (HORN)之壽命延長,熔接質(zhì)量也大幅提升?!?/p>


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