purongo

nd26751326-how_to_use_fem_ansys_parameter_optimization_and_probability_design_of_ultrasonic_welding_horn

Kupu Whakataki

Ma te whakawhanaketanga o te hangarau ultrasonic, he nui noa atu te whakamahinga o tana whakamahinga, ka taea te horoi mo nga paru iti iti, ka taea hoki te whakamahi i nga maitai maitai kirihou ranei. Tautautefito ki nga hua kirihou o tenei ra, te nuinga o te whakamahinga o te peera ultrasonic, na te mea kua tangohia te hanganga o te kopore, ka pai ake te ahua, me te mahi waikore me te puehu puehu. Ko te hoahoatanga o te haona kirihou whakararu he nui te awe ki te kounga o te maitai whakamutunga me te kaha whakaputa. I te hanga mita hiko hou, ka whakamahia nga ngaru ultrasonic ki te whakakotahi i nga kanohi o runga me o raro. Heoi, i te wa e whakamahia ana, ka kitea kua whakauruhia etahi haona ki runga i te miihini ka pakaru ana ka puta etahi atu rahinga i roto i te wa poto. Ko etahi haona whakakoi He nui te reanga oha. Ko nga momo he i tino awe ki te mahi. E ai ki te maarama, he iti nga kaha o nga kaiwhakarato taputapu mo te haona, a he maha nga waa i nga whakapainga ano kia tutuki nga tohu hoahoa. No reira, he mea tika kia whakamahia o taatau ake hangarau hangarau hei whakawhanake i te haona roa me te tikanga hoahoa whaitake.

2 Tikanga maataki kirihou Ultrasonic

Ko te miihini kirihou Ultrasonic he tikanga tukatuka e whakamahi ana i te whakakotahitanga o te thermoplastics i roto i te haerere nui o te wiri, me te papa maitai e mirimiri ana tetahi ki tetahi hei whakaputa i te whakarewanga o te pāmahana nui o te rohe. Kia tutuki pai ai nga hua pai o te maitai maitai, e hiahiatia ana nga taputapu, nga rawa me nga taahiraa tukatuka. E whai ake nei he kupu whakataki mo tana kaupapa.

2.1 Te punaha kirihou Ultrasonic

Ko te Whakaahua 1 he tirohanga whakahirahira mo te punaha whakarewa. Ko te kaha hiko ka tukuna ma te kaiwhakanao tohu me te hiko whakakaha ki te whakaputa i tetahi tohu hiko rereke o te auau ultrasonic (> 20 kHz) ka tukuna ki te transducer (piezoelectric ceramic). Na roto i te transducer, ka riro te pngao hiko hei pngao o te wiri o te miihini, a ko te kaha o te wiri o te miihini e whakatauhia e te haona ki te kaha mahi e tika ana, ka mutu ka tukuna ki nga mea e pa ana ki a ia ma te haona. Ko nga papa whakapiri o nga taonga e rua e mau ana i te kaha o te rere o te hikoi, a, na te wera wiri ka rewa te mahana o te rohe. I muri i te whakamatao, ka honoa nga rauemi hei whakatutuki maitai.

I roto i te punaha whakarewa, ko te tohu tohu he waahanga ara iahiko kei roto i te hiko hiko hiko te kaha o te kaha me te ahei o te taraiwa ki te mahinga o te miihini. Ko te rauemi he thermoplastic, ana ko te hoahoa o te mata honohono me whakaaro me pehea te whakaputa tere i te wera me te taunga. Ka taea e nga transducers, nga haona me nga haona te katoa te whakaaro he hanganga miihini kia ngawari te wetewete i te hononga o o raatau wiri. I roto i nga kirihou kirihou, ka nekehia te wiri o te miihini i te ahua o nga ngaru ahuru. Me pehea te whakawhiti kaha i te kaha me te whakatika i te kaha nui ko te kaupapa matua o te hoahoa.

2.2hihi

Ko te haona hei hononga whakapiri i waenga i te miihini miihini ultrasonic me nga taonga. Ko tana mahi matua ko te tuku i te wiriwiri o te miihini paanui i whakaputaina e te kaiwhakawhiti rereketanga kia rite ki te kiko. Ko nga taonga e whakamahia ana he maha he konumohe kounga teitei, he koranu titanium ranei. Na te mea ka nui te whakarereke o te hoahoa o nga mea kirihou, he rereke te ahua, a me huri ke te haona. Ko te ahua o te papa mahi kia pai te hono ki te taonga, kia kore ai e kino te kirihou i te wa e wiri ana; i te wa ano, ko te otaota-roa wiri-wiri whakatoru kia ruruku me te auau whakaputa o te miihini whakakii, ki te kore ka pau te kaha o te wiri o roto. Ka wiri te haona, ka puta te awangawanga o te rohe. Me pehea te arotau ki enei hanganga o te rohe he whakaaro hoahoa ano hoki. Ka tirotirohia e tenei tuhinga me pehea te whakamahi i te haona hoahoa ANSYS hei arotau i nga waahanga hoahoa me nga ahanga hanga.

3 whakahoahoa hoahoa haona

Ka rite ki te korero i mua ake nei, ko te hoahoa o te haona whakairo he mea nui. He maha nga kaiwhakarato taputapu ultrasonic i Haina e whakaputa ana i a raatau ano nga haona whakakoi, engari ko tetahi waahanga nui he tauira, ka mutu kei te whakapai tonu me te whakamatautau. Na roto i tenei tikanga whakatika, ka tutuki te ruruku o te haona me te auau taputapu. I roto i tenei pepa, ka taea te whakamahi i te tikanga waahanga hei whakatau i te auau o te waitohu i te haona. Ko te hua whakamatautau haona me te hapa hoahoa auau ko te 1% noa iho. I te wa ano, ka whakauruhia e tenei pepa te kaupapa o te DFSS (Hoahoanga Mo Te Ono Sigma) hei arotau me te pakari o te hoahoa o te haona. Ko te kaupapa o te hoahoa 6-Sigma ko te kohi katoa i te reo o te kaihoko i roto i te mahinga hoahoa mo te hoahoa kua whaaia; me te whakaaro wawe mo nga rereketanga ka taea ki te whakahaere mahi kia pai ai te tohatoha o te kounga o te hua whakamutunga i roto i tetahi taumata whaitake. Ko te mahinga hoahoa e whakaatuhia ana i te Whakaahua 2. Ka tiimata mai i te whanaketanga o nga tohu hoahoa, ko te hanganga me te rahinga o te haona i te timatanga i hangaia kia rite ki nga wheako o mua. Ko te tauira parametric i whakapumautia i roto i te ANSYS, katahi ka whakatauhia te tauira e te mahinga hoahoa whakamatautau tauira (DOE). Nga waahanga nui, kia rite ki nga whakaritenga pakari, whakatau i te uara, ka whakamahi i te tikanga raru-iti hei arotau i etahi atu taapiri. Ma te whakaaro ki te awe o nga rawa me nga taapiringa taiao i te wa e mahia ana me te whakamahi o te haona, kua hoahoahia kia taea ai te whakatutuki i nga whakaritenga mo nga utu hanga. Hei whakamutunga, ko te whakangao, ko te whakamatautau me te hoahoa ariā me te hapa tuturu, kia tutuki ai nga tohu hoahoa kua tukuna Ko te whai ake nei taahiraa-taahiraa whakataki taipitopito.

20200117113651_36685

3.1 Hoahoa ahua Geometric (te whakatu tauira tauira)

Ko te hoahoa i te haona whakairo te mea tuatahi ka whakatau i tona ahua āhuahanga āhuahanga me te hanganga, ka whakatauhia he tauira parametric mo te wetewete i muri. Ko te Whakaahua 3 a) te hoahoatanga o te haona whakairo noa, na te mea i whakatuwherahia etahi riu U-ahua ki te taha o te wiri i runga i te koopu cuboid. Ko te taha whanui ko te roa o te ahunga X, Y, me Z, a ko nga taha taha X me te Y he mea rite ki te rahi o te waahanga mahi e paiherea ana. Ko te roa o Z e rite ana ki te hawhe roangaru o te ngaru ultrasonic, na te mea i roto i te kaupapa wiriwiri puoro, ko te wehenga tuatahi o te haangai-a-tuuturu o te mea roa kua whakatauhia e tona roa, ana ko te hawhe hawhe ngaru e rite ana ki te oro ngaru ngaru Kua roa tenei hoahoa. Whakamahia, he painga ki te hora o te ngaru oro. Ko te kaupapa o te haehae U ko te whakaiti i te ngaronga o te wiri o te haona. Ko te waahi, te rahi me te nama ka whakatauhia kia rite ki te rahi o te haona. Ka kitea kei roto i tenei hoahoa, he iti ake nga taapiri ka taea te whakahaere noa, na reira kua pai ake taatau. Ko te Whakaahua 3 b) he haona hou kua hangaia kotahi atu te rahi o te rahinga i te hoahoa tuku iho: ko te radius arc o waho R. Hei taapiri, he mea whakairo te haehae ki te papa mahi o te haona kia mahi tahi me te mata o te mahi kirihou. he mea pai ki te tuku i te kaha wiri me te tiaki i te waahanga mahi mai i te kino. Ko tenei tauira he tauira tonu mo te tauira i roto i te ANSYS, ana ko te hoahoa whakamatautau e whai ake nei.

3.2 DOE hoahoa whakamatautau (whakatau i nga waahanga nui)

I hangaia te DFSS hei whakatau i nga raru hangarau mahi. Kaore i te whai i te tino, engari he whai hua, he pakari. Ka whakatinana i te whakaaro o 6-Sigma, ka mau ki nga totohe nui, ka whakarere i te "99.97%", me te hiahia kia tino pakari te hoahoa ki te rereketanga o te taiao. No reira, i mua i te whakahoutanga o te taapiri arotahi, me matua tirotirohia, me kowhiria te rahi e whai mana nui ana ki te hanganga, me whakatau o raatau uara kia rite ki te kaupapa pakari.

3.2.1 Ko te tautuhinga taapiri DOE me te DOE

Ko nga taatai ​​hoahoa ko te ahua o te haona me te waahi rahi mo te riu U-ahua, me etahi atu, e waru katoa. Ko te paearu whaainga ko te wehenga o te wiri axial o te raupapa tuatahi na te mea he kaha ake te awe ki te paiherea, me te ahotea kukume nui me te rereketanga o te kaha o te papa mahi e iti ana i te rereketanga o te kawanatanga. I runga i te wheako, e kiia ana ko te paanga o nga taatai ​​ki nga hua he raina, no reira ka whakatauhia ia waahanga ki nga taumata e rua, teitei me te iti. Ko te raarangi o nga taapiri me nga ingoa e whai ake nei e whai ake nei.

Ka mahia te DOE i roto i te ANSYS ma te whakamahi i te tauira parametric i whakaritea i mua. Na te kaha o te raupaparorohiko, ka taea noa e te DOE tauwehe te whakamahi tae atu ki nga waahanga 7, i te mea e 8 nga taatai ​​o te tauira, ko te wetewete ANSYS mo nga hua a te DOE kaore i tino rite ki te raupaparorohiko 6-sigma ngaio, kaore hoki e taea te whakahaere i te taunekeneke. Na reira, ka whakamahia e maatau te APDL ki te tuhi i tetahi kopae DOE ki te tatau me te tango i nga hua o te hotaka, katahi ka waiho nga korero ki Minitab hei tirotiro.

3.2.2 Te wetewete i nga hua o te DOE

Ko te taatai ​​DOE a Minitab e whakaatuhia ana i te Whakaahua 4 me te whakauru i nga tino awe awe me te taatai ​​taunekeneke. Ko te wetewete take awe matua e whakamahia ana hei whakatau ko nga rereketanga rereketanga hoahoa ka kaha ake te pa atu ki te taurangi whaainga, ka tohu ko wai nga taera hoahoa nui. Ko te taunekeneke i waenga i nga waahanga ka wetewetehia kia kitea te taumata o nga waahanga me te whakaiti i te tohu hono i waenga i nga rereketanga hoahoa. Whakatairite i te rereketanga o etahi atu waahanga ka nui, iti ranei te waahanga hoahoa. E ai ki te toki motuhake, kaore te hoahoa tino pai e honohono tetahi ki tetahi, no reira kowhiri i te taumata iti iho te taurangi.

Ko nga kitenga o te haona haehae i tenei pepa: ko nga waahanga hoahoa nui ko te riu pewa o waho me te whanui mokamoka o te haona. Ko te taumata o nga taapara e rua he "teitei", ara, he nui ake te uara o te radius i te DOE, me te whanui o te riu ka nui ake te uara. Ko nga waahanga nui me o raatau uara i whakatauhia, ka whakamahia etahi atu taapiri hei arotau i te hoahoa i roto i te ANSYS hei whakatika i te auau o te haona kia rite ki te mahinga o te miihini whakakikorua. Ko nga mahi arotautanga e whai ake nei.

3.3 Whāinga tawhā arotautanga (haona auau)

Ko nga tautuhinga taapiri o te whakahoahoa hoahoa he rite ki nga DOE. Ko te rereketanga ko nga uara o nga waahanga nui e rua kua whakatauhia, a ko etahi atu waahanga e toru e pa ana ki nga taonga o te rawa, e kiia nei he haruru, kaore e taea te whakatika. Ko nga toenga e toru e toe ana ka taea te whakatika ko te tuunga tuaka o te mokamoka, te roa me te whanui o te haona. Ka whakamahia e te arotautanga te tikanga whakaurunga raru o te ANSYS, he tikanga e whakamahia whanui ana i nga raru hangarau, ana ka kapea atu te kaupapa motuhake.

Me maarama ko te whakamahi i te auau rite te taurangi whaainga he iti nei te mohio ki te whakahaere. Na te mea he maha nga waahanga hoahoa me te maha o nga rereketanga, ko nga momo wiri o te haona he maha i roto i te awhe auau o te hiahia. Mena ka whakamahia tika te otinga o te taatai ​​arai, he uaua ki te rapu i te momo tuaka-a-tuaka-tuatahi, na te mea ka puta te hononga o te rerenga ina huri ana nga taapiri, ara, ko te waa noa o te waa e haangai ana ki nga rereketanga o te aratau taketake. No reira, ko tenei pepa ka tango i te taatai ​​aratau i te tuatahi, ka whakamahi i te tikanga superposition aratau kia whiwhi i te kopikopiko whakautu auau. Ma te kimi i te uara teitei o te nekehanga whakautu auau, ka taea te whakarite i te rereketanga o te tikanga. He mea tino nui tenei i roto i te waahanga arotautanga aunoa, ka whakakore i te hiahia ki te whakatau a-ringa i te tikanga.

I te otinga o te aromautanga, ko te mahinga o te haona o te haona ka tata tonu ki te waa whaainga, a ko te hapa he iti ake i te uara o te manawanui i whakahuatia i te whakapainga. I tenei wa, ko te hoahoa haona kua oti te whakatau, ka whai kohinga hanga mo te hoahoa hanga.

20200117113652_29938

3.4 Hoahoa manawanui

Ko te hoahoa hanganga whanui kua oti i muri i te whakatau i nga taapiri hoahoa katoa, engari mo nga raru hangarau, ina koa ka whakaaro ki te utu mo te hanga papatipu, me tino nui te hoahoa manawanui. Ko te utu mo te iti o te miiti ka whakaitihia, engari ko te kaha ki te whakatutuki i nga inenga hoahoa me tatau nga tatauranga tatauranga mo te tatauranga nui. Ka taea e te punaha Hoahoa Tutuki PDS i roto i te ANSYS te pai ki te tarai i te whanaungatanga i waenga i te manawanui o te hoahoanga hoahoa me te manawanui o te tawhā whaainga, ka taea te whakaputa i nga konae ripoata.

3.4.1 Tautuhinga paanui PDS me nga tatauranga

E ai ki te whakaaro DFSS, ko te wetewete i te manawanui me mahi i runga i nga waahanga hoahoa nui, a, ko etahi atu o nga manawanui e taea ai te whakatau. Ko nga ahuatanga o tenei pepa he mea motuhake, na te mea e ai ki te kaha o te miihini, he iti rawa te manaakitanga o nga waahanga hoahoa hoahoa, a he iti nei te awe ki te auau o te haona whakamutunga. i te mea he rereke te rereketanga o nga rauemi mataa na nga kaiwhakarato, a ko te utu mo nga rawa mata Neke atu i te 80% o nga utu tukatuka haona. No reira, he mea tika kia whakatauhia he awangawanga totika mo nga rawa rawa. Ko nga taonga e whai kiko ana i konei ko te kiato, te whakarereke i te hirahira me te tere tere whakatipu ngaru oro.

Ka whakamahia e te wetewete manawanui te whaihanga ohorere a Monte Carlo i roto i te ANSYS hei tauira i te tikanga Hypercube Latina na te mea ka pai ake te tohatoha o nga tohu tauira me te whai kiko, kia pai ake ai te honohono ma nga waahanga iti ake. Ko tenei pepa e 30 ana nga tohu. Whakaarohia ko nga manawanui o nga waahanga rauemi e toru ka tohaina kia rite ki a Gauss, i te timatanga i whakawhiwhia ki runga me te rohe o raro, ka tatau ai ki te ANSYS.

3.4.2 Te wetewete i nga hua PDS

Na roto i te tatauranga o PDS, ko nga uara taurangi whaainga e pa ana ki nga tohu tauira 30 e hoatu ana. Ko te tohatoha o nga taurangi whaainga kaore e mohiotia. Ko nga taapiri e whakauruhia ana ma te whakamahi i te raupaparorohiko Minitab, ana ko te auau ka tohaina kia rite ki te tohatoha noa. Ma tenei e maarama ai te maatauranga tatauranga o te wetewete aro turuki.

Ko te tatauranga PDS he tohu taapiri mai i te taurangi hoahoa tae atu ki te whaanuitanga o te taurangi whaainga: kei hea te taurangi whaainga, x te taurangi hoahoa, c te whakarea whakahoahoa, ko te i te tau taurangi.

E ai ki tenei, ko te manawanui o te whaainga ka taea te whakawhiwhi ki ia taurangi hoahoa hei whakaoti i te mahi hoahoa tatari.

3.5 Whakaaturanga whakamatautau

Ko te waahanga o mua ko te mahinga hoahoa mo te haona whakairo katoa. I muri i te otinga, ka hokona nga rauemi mata kia rite ki nga manawanui o nga taonga e whakaaehia ana e te hoahoa, ana ka tukuna ki nga mahi hanga. Whakamahia ai te whakamaatau auau me te aratau i muri i te otinga o te mahi whakangao, ana ko te tikanga whakamatautau ko te huarahi tino ngawari me te whai hua o te whakamatautau kaipupuhi. Na te mea ko te taupū tino aro nui ko te tikanga-tuatahi o te huringa hikoi o te huringa, ka piri te puoro whakaterenga ki te papa mahi, ka patua tetahi atu pito ki te taha o te toki, ka taea te tiki i te auau pono o te haona ma te wetewete kiko. Ko te hua whaihanga o te hoahoa ko 14925 Hz, ko te whakamatautau ko te 14954 Hz, ko te whakatau i te auau 16 Hz, ko te hapa nui ka iti ake i te 1%. Ka kitea ko te tika o te whaihanga huanga mutunga ki te tatau tikanga he tino teitei.

I muri i te paahitanga o te whakamatautau whakamatautau, ka tukuna te haona ki te hanga me te whakahiato i runga i te miihini miihini ultrasonic. He pai te ahua urupare. Kua pumau te mahi neke atu i te haurua o te tau, ana he tiketike te reeti tohu maitai, kua neke atu i te toru marama te roa o te ratonga i whakaaria e te kaihanga taputapu whanui. E whakaatu ana tenei he angitu te hoahoa, a ko te mahinga hanga kaore ano kia whakarerekehia, kia whakatika, kia roa te waa me te mahi a te tangata.

4 Whakamutunga

Ka tiimata tenei pepa ma te kaupapa o te kirihou kirihou ultrasonic, ka mau ki te aronga hangarau o te hononga maitai, ka whakatakoto i te kaupapa hoahoa o te haona hou. Whakamahia te mahi whaihanga kaha o te waahanga mutunga hei wetewete i te hoahoa, me te whakauru i te whakaaro hoahoa 6-Sigma o te DFSS, me te whakahaere i nga waahanga hoahoa nui na roto i te hoahoa whakamatautau ANSYS DOE me te wetewete i te manawanui o te PDS kia tutuki ai te hoahoa pakari. I te mutunga, kotahi te angitu i hangaia te haona, a he tika te hoahoa na te whakamatautau auau whakamatau me te whakatuturutanga pono o te whakaturanga. Kei te whakaatu ano hoki ko tenei huinga tikanga hoahoa ka taea, ka whai hua hoki.


Te wa tuku: Nov-04-2020