超声波焊头有限元分析

来源:深圳市恒波超声波设备有限公司作者:李工 13510929282网址:http://www.chaoshengbo.cc浏览数:3359 

超声波焊头有限元分析

   超声波使用有限元素分析,最早可追溯20年前,与工研院机械所振动实验室合作,做超声波振动部组,尤其是超声波焊头之振动模态分析,算是观念的启萌,后来在1995年,公司开发超声波I.C焊线机,申请业界科专计划补助,购买了第一套软件,才得以进行持续的研究和改善,至今10多年了,恒波超声波在有限元素分析的应用上,更持续与国内研学单位合作,寻求优化设计,所谓优化设计是将客户要熔接之振幅需求,利用有限元素分析找出最佳的超声波模具的设计方式,最佳的振幅分布及最少的应力影响,在一些特殊之应用,除了HORN (超声波焊头) 要考虑外,其他连要熔接之塑料工件,甚至底座也要分析,透过这些应用,不仅超声波焊头 (HORN)之寿命延长,熔接质量也大幅提升。

何谓有限元素分析?

      将材料作有限度的分割,分割出有限的小单元,由于单元很小可以假设每一小单元内部其性质是相同的,而单元与单元的性质不同,这样就化繁为简,可以进行分析,元素切割越小,所得结果越精细,此称为有限元素分析。有限元素分析软件可以用来做一般结构应力分析、动态系统仿真、热传导分析及磁场分析外,亦可拿来做优化设计。有限元素分析需要庞大的 运算, 如没有计算机协助是无法进行运算的;在有限元素分析中,主要的目的是决定零件或系统 经由一些环境条件的驱动,反应为何。这个分析结果可被用来验证其性能,也可以用来改良其设计和优化其设计。当然,所有的这些结果必须有正确的设计模型,正确的定义环境条件和FEA(有限元素分析)软件本身被正确的执行三大条件。

 

有限元素分析程序:

 ˙将求解域离散成以节点相接的元素模型

 ˙建立个别元素之节点力与位移关系,求出各元素之劲度矩阵

 ˙在满足节点位移之谐合条件及节点受力之平衡条件下,将个别元素之劲度矩阵组合成整个求解域之总劲度矩阵

 ˙将求解域之总劲度矩阵配合已知节点上之边界条件,即可计算其它节点上之未之应力、应变与变位

 ˙利用元素内之插值函数,可得元素内任何位置之应力、应变与变位超音波喇叭(HORN)有限元素分析展开

 ˙构建一合适的共振体形状绘制图型─立体图

 ˙启动分析软件导入图型档案

 ˙设定分析参数─材质、密度、杨氏系数、

 ˙设定分析组件数据─建立、编辑

 ˙欲求解的数目〈Mode数〉频率范围〈上、下限〉

 ˙检查几何图型─重迭、破洞

 ˙element数目愈小分析愈精准但计算费时

 ˙执行分析,观看分析结果,寻找类近共振模态

 ˙有类近共振模态─储存影像─位移、应力、与向量

 ˙无类近共振模态─重新构思新的共振体检视喇叭(HORN)振动摩拟分析影像

 ˙前视位移  从喇叭正面影像观看喇叭位移分布状况,位移振幅均匀度及位移振幅量。

 ˙立体位移  从喇叭立体影像观看喇叭位移分布状况,补充正面影像观看不到的部位。

 ˙前视应力  从喇叭正面影像观看喇叭应力分布状况,应力集中度及应力相对值。

 ˙立体应力  从喇叭立体影像观看喇叭应力分布状况,补充正面影像观看不到的部位。

 ˙向量  从向量影像观看喇叭振动方向,可细观察振幅向量均匀度及应力集中部位的振动状况。

 ˙细部应力、向量  观看局部部位的细部应力、振幅向量状况。

 ˙不同轴向之应力、向量  观看喇叭振动不同轴向时的应力、向量状况。

超声波焊头有限元素分析

超声波焊头有限元分析

有限元分析与超声波焊头的设计

超声波焊头设计

超声波焊头有限元分析软件

利用有限元分析软件模拟分析设计超声波焊头

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