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超声波/声波钻探器的动力学分析与设计

杨康  陈超  
【摘要】:提出了一种能耗低、不需要大的轴向压力的新型超声波/声波钻探器,由压电换能器,自由质量和钻杆组成,通过换能器的高频振动引起自由质量的振动进而使钻杆对工作介质产生冲击碰撞。根据超声波/声波钻探器的工作机理和特点,将其抽象为集中质量的弹簧-质量-阻尼系统,分析了压电驱动的超声波与声波能量耦合的动力学行为,在此基础上,建立了系统的有限元模型,通过模态分析和谐响应分析,确定结构的设计方案;最后对超声波/声波能量耦合系统的冲击与钻探过程进行了模拟并开展了相应的钻探实验。

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