题目：激励振动源频率对（阶梯）圆盘弯曲振动特性的影响

纵向振动换能器和弯曲振动圆盘组成的纵-弯复合换能器系统在大功率在超声领域具有广泛的应用，结合了纵向换能器的高效大功率和弯曲辐射板的低辐射阻抗、指向性好及大辐射面积等优点。早期Gall ego提出将辐射圆盘表面修改成阶梯形式，其阶梯高度等于辐射媒质中的1/2波长，这样可以避免辐射表面振动相位相反的相消干涉，提高了辐射效率，同时克服了圆盘高阶数下辐射阻抗下降，电声效率和声功率降低及指向性变差等问题。
超声换能器的工作频率不仅直接关系到其频率特性和方向特性，也影响到它的发射功率、效率和灵敏度等等。在大功率超声应用中，超声波换能器主要用于负载变动剧烈的场合，换能器与之配合使用的变幅杆、工具头参数也会因为使用前的组装及长期使用的发热、老化、磨损、疲劳等原因发生变化，这些都会使得换能器系统的谐振频率改变，造成换能器系统工作在失谐状态而使效率降低，甚至损坏仪器，如超声清洗、超声切削、超声焊接等应用中。
利用有限元方法，计算了具有一定大小的激励面积、频率不同的纵向振动换能器激励（阶梯）圆盘中心时，产生一阶弯曲振动的规律。文中从以下几点进行了研究：
第一，主要研究了一阶弯曲振动圆盘的设计方法，以及采用有限元软件研究激励振动源的频率对一阶弯曲振动圆盘特性的影响，分别从圆盘的节圆半径、基频和横向位移振幅等方面进行了分析研究。
第二，从薄板理论出发研究了单台阶的阶梯圆盘设计方法，以及采用有限元计算软件研究激励振动源的频率对一阶弯曲振动圆盘特性的影响，分别从圆盘的节圆半径、基频和横向位移振幅等方面进行了分析研究。
第三，随后，对阶梯圆盘辐射体和纵向振动换能器组成的纵弯复合换能器的设计进行优化，利用有限元方法计算，并结合实验，得到了使阶梯盘的节圆位置与阶梯圆盘边缘相重合的一定面积的激励振动源频率，在这个频率上，系统的辐射效率、指向性等性能应该较好。
实验测试与有限元计算结果基本吻合。本文的研究工作对（阶梯）圆盘辐射体的设计提供参考。