国内外许多地区的寒冷季节，常因降雨降雪因素而造成积雪或积冰，对于未经碾压或部分融化二次结冰的积雪来说，靠人工或用一般机械装置简单清扫即可；然而，对于积冰、经过碾压和经过融化二次或多次结冰而变得较硬的积雪来说，除冰雪变得非常困难，这类的除冰雪问题，一直是国内外相关部门和研究机构重要的研究课题。道路上的积冰使路面变得易滑，人们行走困难，车辆行驶缓慢，会引发交通堵塞甚至交通事故等现象；高压输电线路上的积冰，易使电线折断和电线塔倒塌，致使供电中断；飞机机身上的积冰，会使其难以飞得稳定，易发生坠机事件。不利的结冰或积冰现象，给人们的日常生活、交通和工业生产造成了极大麻烦，并会对社会造成严重的生命财产安全威胁和经济损失。针对除冰问题，本文提出了超声波除冰方法，研究探讨了超声波除冰机制，计算并设计了超声波除冰装置，对变幅杆进行了有限元仿真分析，并开展了除冰速率试验和温度试验。文章主要内容分为五个部分。（1）介绍了除冰的研究背景，分析了除冰研究的必要性，详细阐述了国内外除冰技术的研究现状，并说明了本文研究的主要内容。（2）在分析了超声波除冰原理的基础上，设计了频率为28kHz的超声波除冰装置，且研制了超声波除冰装置样机；针对输电线的圆柱形结构特点，设计了电线超声波除冰装置（3）讨论了结构振动有限元分析的基本理论，设计了频率为28kHz的夹心式压电换能器和变幅杆，对所设计的频率为28kHz圆锥形和阶梯形两种变幅杆进行了有限元分析。通过有限元模态分析，得到圆锥形和阶梯形变幅杆的频率分别为27916Hz、28134Hz，与理想设计频率相比，误差分别为0.3%、0.48%，误差较小，说明设计合理。（4）探讨了超声波除冰机制。主要对超声波空化作用机理与超声波除冰热效应机制进行了探究，所探究的超声空化作用机理主要包括空化泡的形成、性质及运动气泡闭合时的激波强度，而超声波除冰热效应机制主要包括产热机制和传热机制。（5）进行了超声波除冰试验研究。开展了不同载荷压力对除冰速率影响的试验研究，试验显示，压力越大，除冰速率越大，在245N的载荷压力下最高速率除冰可达471.43mm/min；采用热电偶、可检测温度的万用表和热像仪等设备开展了除冰温度试验，探究了不同载荷压力因素对除冰时工具与冰接触部分温度的影响，试验记录结果中，除冰时工具前端与冰接触部位的温度最高可达79.3℃。另外，试验发现，超声波在冰中的传播对冰有一定的破坏作用。