以弹性波声导理论为基础,设计频率范围为50～60 k Hz的低频高能量“纯”纵向振动的球形刀头的超声手术刀.采用有限元方法优化刀头曲率半径R,对其进行模态分析和谐振分析,获取刀头输出位移、刀身应力分布等参数,使所设计的超声刀在50～60 k Hz频段内的振动模式为“纯”纵向振动,刀头纵向输出位移最大,刀身应力最小.为验证有限元分析结果,试制超声刀模型,进行超声刀振动模态和位移的实验测量.结果表明:通过优化超声刀刀头的曲率半径,可以实现超声刀“纯”纵向振动,且实验数据与仿真结果相一致,达到预期效果.
