بررسی تحلیلی و شبیه سازی المان محدود متمرکزکننده نمایی با سطح مقطع مستطیل شکل: بکارگیری در فرآیند سنگ زنی به همراه آلتراسونیک

امروزه تکنولوژی آلتراسونیک در بسیاری از فرآیندهای صنعتی از جمله فرآیندهای ماشینکاری مواد سخت و شکننده، جوشکاری پلاستیکها، برش و دوخت منسوجات و هموژنسازی مواد مورد استفاده قرار می گیرد. در یک سیستم آلتراسونیک، متمرکزکننده، انرژی ارتعاشی ترانسدیوسر آلتراسونیک را به محل مورد کاربرد انتقال داده و دامنه نوسانات را تقویت می کند. بسته به کاربرد و شرایط کارکرد صنعتی، لازم است متمرکزکننده ها با هندسه مناسب و بزرگنمایی مطلوب طراحی و ساخته شوند. در این مقاله متمرکزکننده های با هندسه نمایی و با سطح مقطع مستطیلی شکل، طراحی و آنالیز شده و یک نمونه کاربرد آنها در فرآیند سنگ زنی به همراه آلتراسونیک مطرح می گردد. سپس جهت ارزیابی حل تحلیلی، چند نمونه متمرکزکننده مختلف به روش تحلیلی طراحی و سپس مدلسازی شده و در نرم افزار المان محدود ANSYS آنالیز مودال می شوند و پارامترهای ارتعاشی آنها شامل فرکانس تشدید و ضریب بزرگنمایی با مقادیر حاصل از شبیه سازی المان محدود مقایسه می گردد. نتایج بدست آمده، تطابق خوب بین مقادیر حل تحلیلی و شبیه سازی المان محدود را نشان می دهد. علاوه بر آن اصلاح هندسی متمرکزکننده، به عنوان راه حلی برای تطابق دقیق پارامترهای ارتعاشی آن با مقادیر مطلوب طراحی مطرح گشت. همچنین یک مجموعه متمرکزکننده -قطعه کار جهت بکارگیری در فرآیند سنگ زنی به همراه آلتراسونیک شبیه سازی شد.