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摘要
针对超声波振动农业触土部件的结构要求，对比研究了指数型、悬链线型、圆锥型和阶梯型4种不同类型超声波变幅杆的谐振效应和聚能放大性能。利用变截面变幅杆的纵振波动方程求解得到4种变幅杆超声波激振下的轴向位移函数和应变分布函数，借助MatLab编程计算求得变幅杆轴向位移和应变分布和变幅杆的关键参数。结果表明：4种变幅杆的最大位移都发生在变幅杆的小端处，轴向应变曲线的最低点显示了易发生破坏失效变幅杆的极大应变点；相同条件下，4种变幅杆放大系数从大到小排列依次为阶梯型、悬链线型、指数型和圆锥型。阶梯型变幅杆虽然放大系数较大，但形状因数最小，过渡处易遭到破坏；圆锥型变幅杆的形状因数最大，其它两种居中。最后，分别通过有限元仿真分析和土槽试验的方法对计算结果进行验证，仿真与试验结果和理论计算结果保持较好的一致性。
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单位青岛农业大学; 机电工程学院
