超声波焊头有限元分析

有限元素分析程序：

 ˙将求解域离散成以节点相接的元素模型

 ˙建立个别元素之节点力与位移关系，求出各元素之劲度矩阵

 ˙在满足节点位移之谐合条件及节点受力之平衡条件下，将个别元素之劲度矩阵组合成整个求解域之总劲度矩阵

 ˙将求解域之总劲度矩阵配合已知节点上之边界条件，即可计算其它节点上之未之应力、应变与变位

 ˙利用元素内之插值函数，可得元素内任何位置之应力、应变与变位超音波喇叭（HORN）有限元素分析展开

 ˙构建一合适的共振体形状绘制图型─立体图

 ˙启动分析软件导入图型档案

 ˙设定分析参数─材质、密度、杨氏系数、

 ˙设定分析组件数据─建立、编辑

 ˙欲求解的数目〈Mode数〉频率范围〈上、下限〉

 ˙检查几何图型─重迭、破洞

 ˙element数目愈小分析愈精准但计算费时

 ˙执行分析，观看分析结果，寻找类近共振模态

 ˙有类近共振模态─储存影像─位移、应力、与向量

 ˙无类近共振模态─重新构思新的共振体检视喇叭（HORN）振动摩拟分析影像

 ˙前视位移  从喇叭正面影像观看喇叭位移分布状况，位移振幅均匀度及位移振幅量。

 ˙立体位移  从喇叭立体影像观看喇叭位移分布状况，补充正面影像观看不到的部位。

 ˙前视应力  从喇叭正面影像观看喇叭应力分布状况，应力集中度及应力相对值。

 ˙立体应力  从喇叭立体影像观看喇叭应力分布状况，补充正面影像观看不到的部位。

 ˙向量  从向量影像观看喇叭振动方向，可细观察振幅向量均匀度及应力集中部位的振动状况。

 ˙细部应力、向量  观看局部部位的细部应力、振幅向量状况。

 ˙不同轴向之应力、向量  观看喇叭振动不同轴向时的应力、向量状况。

何谓有限元素分析？

      将材料作有限度的分割，分割出有限的小单元，由于单元很小可以假设每一小单元内部其性质是相同的，而单元与单元的性质不同，这样就化繁为简，可以进行分析，元素切割越小，所得结果越精细，此称为有限元素分析。有限元素分析软件可以用来做一般结构应力分析、动态系统仿真、热传导分析及磁场分析外，亦可拿来做优化设计。有限元素分析需要庞大的 运算, 如没有计算机协助是无法进行运算的；在有限元素分析中，主要的目的是决定零件或系统 经由一些环境条件的驱动，反应为何。这个分析结果可被用来验证其性能，也可以用来改良其设计和优化其设计。当然，所有的这些结果必须有正确的设计模型，正确的定义环境条件和FEA（有限元素分析）软件本身被正确的执行三大条件。

超声波焊头有限元分析

   超声波使用有限元素分析，最早可追溯20年前，与工研院机械所振动实验室合作，做超声波振动部组，尤其是超声波焊头之振动模态分析，算是观念的启萌，后来在1995年，公司开发超声波I.C焊线机，申请业界科专计划补助，购买了第一套软件，才得以进行持续的研究和改善，至今10多年了，恒波超声波在有限元素分析的应用上，更持续与国内研学单位合作，寻求优化设计，所谓优化设计是将客户要熔接之振幅需求，利用有限元素分析找出最佳的超声波模具的设计方式，最佳的振幅分布及最少的应力影响，在一些特殊之应用，除了HORN (超声波焊头) 要考虑外，其他连要熔接之塑料工件，甚至底座也要分析，透过这些应用，不仅超声波焊头 (HORN)之寿命延长，熔接质量也大幅提升。