题目：大尺寸圆柱振动体的耦合振动研究及有限元分析

塑料质地轻、具备一定的强度，同时具有耐霉菌、耐腐蚀、电绝缘性强，振动阻尼能力好，耐磨等优点，因此有着广泛的应用。目前，塑料在许多领域里已经成为了当代发展的新颖材料，提高了社会生产力。在生产大型复杂的热塑性塑料零件的过程中，由于模具尺寸和复杂状况有限，因此在生产过程中先通过模具将零件制出，再把多个塑料零件连接在一起，便有了许多种塑料连接方法。传统的塑料焊接方法有较多的缺点，影响焊件质量，对空气也有污染，生产效率较低。超声塑料焊接技术能够使塑料制品的发展加快，生产效率提高，减少环境污染，是一种先进的塑料连接技术。

超声塑料焊接中的焊头根据焊件的不同有着不同的设计，有长方体、正方体、圆柱体等形状。焊头在工作过程中，要求做纵向振动，并且辐射面振幅能够均匀分布。当焊头的横向尺寸小于四分之一波长时，通常只考虑振动体的一维振动，即忽略横向振动对振动体的影响，用一维理论进行计算。当振动体的横向尺寸大于四分之一波长时，就要考虑到耦合作用的影响。如圆柱振动体的径向尺寸大于四分之一波长的时候，径向振动不能忽略，会干扰到振动体的纵向振动。在超声塑料焊接的应用中，焊头由大尺寸振动体制得，焊头在工作时会产生径向振动，导致影响辐射面的振幅分布，径向振动的影响会使振幅分布更加不均匀，影响焊件最终成品的效果。因此需要控制振幅分布来减小影响。用有限元方法对焊头进行设计分析，是一种方便精确的解决方法。在振动体上开槽是常见的控制振动的方法之一。

本文开展的研究工作主要有：

通过有限元软件ANSYS模拟分析大尺寸开槽圆柱振动体，探究振动体的纵向振动频率、辐射面振幅比与槽长度、槽宽度及槽的数量之间的关系，总结出变化规律，对开槽理论的进一步研究提供了基础。