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.