相对应力

应力通常会被归一化以得到相对应力,从而便于比较两种不同谐振器的应力性能。常用的归一化方法有两种:

  1. 将谐振器中 \( X \) 处的应力归一化到细线中的最大应力,且两者在指定位置 \( Y \) 处具有相同的振幅 u  —

    \begin{align} \label{eq:13701a} \textsf{Relative stress} = \frac{\textsf{Stress in resonator at X (with specified amplitude u at Y)}}{\textsf{Max stress in thin wire (with specified amplitude u at antinode)}} \end{align}

    这种相对应力没有单位。

  2. 将谐振器中 \( X \) 处的应力归一化到同一谐振器中指定位置 \( Y \) 处的振幅 —

    \begin{align} \label{eq:13702a} \textsf{Relative stress} = \frac{\textsf{Stress in resonator at X }}{\textsf{Amplitude u at Y}} \end{align}

    在这种归一化中,振幅 u 通常选取为 —

    • 一个便于换算的方便数值(例如 1 微米峰值或 100 微米峰值)。
    • 谐振器的实际振幅或预期振幅。

    典型单位为 “MPa/微米” [psi/micron]。

\( X \) 通常是谐振器应力最大的位置。\( Y \) 通常在输出端面上的相关位置(典型为中心),因为超声能量正是在此处传递给负载的(不过如果振幅是在输入螺柱处已知的,有时也会取该处)。