纵弯转换球面超声振动聚焦系统谐振特性研究

对由纵向振动换能器与薄球壳组成的纵弯转换超声振动球面聚焦系统进行理论、实验研究,揭示系统的振动特性。研究表明,系统具有完全与不完全两种谐振模式。 在不完全谐振模式下系统具有整体谐振及局部共振两种状态,在两种状态下系统均可实现谐振。 基于研究结果,提出系统在不同谐振状态下的设计方法。对新型聚焦系统设计、应用具有重要实际意义。     

纵-弯复合振动超声挤压加工试验研究

为研究挤压加工时静压力、进给量和挤压速度等工艺参数对试件表面质量的影响,在挤压加工中引入纵-弯复合振动后对Q235钢轴件端面进行处理,并与普通挤压加工进行对比,基于正交试验结果构建了挤压加工后表面粗糙度和表面里氏硬度二次回归预测模型.试验发现:在相同加工工艺参数下,在普通挤压加工中引入纵-弯复合超声振动后获得的表面粗糙度Ra值更小,而表面里氏硬度值显著提高;采用两种挤压加工方法后工件表面粗糙度Ra值均随着静压力和进给量的增加而增大,而挤压速度的影响很小,进给量对表面粗糙度的影响最为显著;工件经超声挤压加工时静压力越大,则获得的表面硬度越大,且表面硬度随进给量的增大先增大后减小,而普通挤压加工后表面硬度随静压力和进给量的增大先增后减,且在两种加工方式下工件表面硬度基本不受挤压速度的影响.纵-弯复合振动超声挤压加工工艺适合Q235钢表面强化处理,构建的表面粗糙度和硬度的预测模型可用于指导Q235钢表面强化处理工艺生产.     

大功率纵-弯超声振动系统的研究

本文研究了一种大功率纵－弯昨合模式超声振动系统。该系统由两个纵向大功率夹心式压电超声换能器及一个均匀截面直棒组成。文中给出了该振动系统的具体结构及其共振频率设计方程。根据均匀直棒的纵向及弯曲振动理论，导出了振动系统中纵向及弯曲振动同频共振的条件。     

扭转振动与纵振动的比较

本文首先推导出了扭转振动的声传输线方程，并从应力和力矩方程，变截面杆波动方程、声传输线方程、指数型和阶梯型半波长谐振杆等方面，对扭振型和纵振型进行了比较。发现：描述两者的基本概念、方程等具有可类比性，但具体到设计杆件时，两者并不具有类比性。     

F5 纵弯模式转换型超声马达的制造及分析测试

Ｆ５纵弯模式转换型超声马达的制造及分析测试贺西平，程存弟，刘纯荣，鲍善惠（陕西师范大学应用声学研究所西安·７１００６２）超声马达以其转速低、力矩大、能抗电磁场干扰等优点，近年来引起了人们的研究兴趣。本文制造并研究了一种纵弯模式转换型超声马达。在夹心式...     

纵—弯复合模式超声换能器的研究

研究了一种新型的纵-弯复合振动模式超声换能器,该换能器由均匀截面细棒及两组不同结构的压电陶瓷元件组成.导出了此类换能器的频率设计方程.实验表明,纵向共振频率与弯曲振动共振频率基本一致,且实测值与设计值比较符合.     

纵－扭复合振动夹心式压电超声换能器的研究

本文从纵振动和扭转振动的波动方程出发，结合复合振动换能器各组成部分在一维条件下，纵振动和扭转振动的等效网络，以一维声传输线理论为基础，推导出了复合振动换能器所满足的纵振动和扭转振动共振频率方程，通过合理地选择变截直的弯延指数β，从而设计出了同一长度下，纵振动的基波和扭转动的二次谐波可以共振的纵－扭复合振动换能器，并对影响弯延指数β的因素进行了初步的探讨。     

纵-弯复合系统的振动特性研究

本文对一种常用的纵－弯复合振动系统进行了研究，该系统由一个弯曲振动工具头及一个纵振动驱动系统组成，文中对复合振动系统的振动特性进行了理论及实验研究，推出了系统的共振及反共振频率方程，还导出了复合振动系统的机械输入阻抗，并对系统的共振频率随长度的变化规律进行了探讨，实验表明，复合振动系统共振频率的测试值与计算值符合较好，系统的共振频率随振动系统几何尺寸的变化而变化，并且，弯曲振动系统的尺寸变化对频率     

齿轮超声加工大振幅纵弯谐振变幅器的设计

为了使纵弯谐振变幅器的输出振幅满足齿轮超声加工的要求,设计了一个带有级联变幅杆的变幅器.利用Mindlin中厚板理论,根据变幅杆各段的力和位移耦合条件、变幅杆与齿轮的力和位移耦合条件、边界条件,推导出变幅器的频率方程和位移方程,实现了变幅器的设计,并求得变幅器的振幅分布曲线.通过理论求解、有限元软件ANSYS进行模态分析和谐响应分析、变幅器谐振特性试验分析变幅器的动力学特性,得出三者的结果一致,齿轮分度圆处的振幅为12μm,较常用的变幅器有了较大的提高,满足了齿轮超声加工的需求.     

纵振换能器式圆筒型超声电机振动特性的研究

以纵振夹心换能器式圆筒型超声电机为研究对象,对换能器的振动状态进行了分析,给出了换能器弯曲振动的产生原因;研究了耦生弯振对电机机电耦合系数以及圆筒中弯振行波质量所带来的影响,耦生弯振的存在使得定子模态特征频率偏离换能器谐振频率,并使得定子圆筒中的弯振行波产生了畸变。最后,提出一种采用换能器弯振激励圆筒径向弯振的模态组合方式。     

基于联合振动试验系统的正弦加随机振动研究

提出联合振动试验系统,将液压振动台与电动台有效结合,并实现较大量级的正弦加随机振动。用液压台施加低频正弦激励,用电动台施加宽频随机激励,将正弦信号与随机信号有效分离,并分别用功率谱及频谱控制。设置弹性、阻尼单元,用以模拟台面至工件的传递特性,通过调整弹簧刚度及阻尼大小,使台面至工件及电动台的传递特性一致,以保护电动台。利用有限元软件Nastran仿真控制效果,将刚度、阻尼合理匹配后,电动台能较好跟踪工件运动。通过功率谱均衡方法有效控制随机振动试验,并在电动台输出端获得与目标谱较一致的功率谱。工件呈现出要求的正弦加随机振动,从而证明该系统的有效性。     

Grain refinement of AZ91 alloy by introducing ultrasonic vibration during solidification

Ultrasonic vibration was introduced into the solidification of AZ91 alloy. Various microstructures were produced in this alloy using ultrasonic vibrations at different temperatures of the melt. The coarse dendrite microstructures were obtained with ultrasonic vibrations at temperatures below the liquidus temperature. The fine uniform grains were achieved under ultrasonic vibrations during the nucleation stage, which was mainly attributed to the cavitation and the acoustic flow induced by the ultrasonic vibration.     

Effect of ultrasonic vibration on the grain refinement and SiC particle distribution in Zn-based composite filler metal

Refining the matrix microstructure of the composite is an effective method to avoid severe reinforcement particle pushing by the advancing solid–liquid interface during solidification. The effect of the ultrasonic vibration, which was injected into the melt at various stages of solidification, on the grain refinement and particle distribution in a Zn-based solidified composite filler metal was investigated. Perfect grain refinement was obtained with the application of continuous ultrasonic vibration. However, severe particle pushing by the sound radiation pressure was observed, resulting in serious particle segregation. Uniform distribution of SiC particles as well as grain refinement was obtained when proper intermittent ultrasonic treatment was applied.     

Microstructure and mechanical properties of SiC nanoparticles reinforced magnesium matrix composites fabricated by ultrasonic vibration

A particulate reinforced magnesium matrix nanocomposite was fabricated by ultrasonic vibration. Compared with as-cast AZ91 alloy, grain size of matrix in the SiCp/AZ91 nanocomposite decreased and morphology of phase Mg₁₇Al₁₂ varied from coarse plates to lamellar precipitates. Although there were still some SiC microclusters in the nanocomposite, most of the SiC nanoparticles were dispersed well outside the microclusters. The ultimate tensile strength, yield strength and elongation to fracture of the SiCp/AZ91 nanocomposite were simultaneously enhanced compared with that of the AZ91 alloy. The study of interface between the SiC nanoparticles and the matrix in the nanocomposite suggested that SiC nanoparticles bonded well with the matrix without interfacial activity.     

B2 功率超声振动系统的电声效率测量

本用导纳圆图法和谐振导计算法，分别对用于超声清洗和塑料焊接的两个振动系统的电声效率进行了测量，结果表明在小信号和功率输出下，其电声效率基本相等，测量误差不超过±１５％。为通过电声效率和电功率测量，确定功率超声振动系统的输出声功率提供了可能途径。     

钛合金超声扭振铣削强度优化设计仿真

钛合金具有比强度大、热传导率低等特点,对其进行强度优化设计仿真,可以提高其切削加工性能。运用Abaqus软件建立了二维超声扭振铣削模型,并采用John-cook分离准则、任意的拉格朗日-欧拉(ArbitraryLagrange-Euler,ALE)网格划分方法和施加相应边界等条件,根据刀-屑的周期分离原理,确立了接触率与角速度、振动频率和超声振幅之间的关系。此外,采用单因素法依次改变角速度、频率和振幅,以此进行强度优化设计仿真。结果表明,切削力和温度均随角速度的增加而增加;振幅的增大使得切削力有所降低,而温度却有所上升;频率的变化对两者影响不大。并得出结论:给定参数范围内,影响切削力的权重依次为振幅、角速度和频率;影响温度的权重依次为角速度、振幅和频率。     

微超声振动细胞切割系统中变幅杆的分析与设计

针对细胞微超声振动切割系统对超声变幅杆的要求,将等截面圆柱形阶梯变幅杆的一端替换成圆锥形变幅杆构成一种复合圆锥阶梯形变幅杆。由任意变截面杆纵向振动的波动方程出发,推导了复合圆锥阶梯形变幅杆的基本理论参量,设计了超声变幅杆的基本结构,给出其制造尺寸。并应用有限元法对变幅杆进行了模态分析,得到了共振频率和位移节点等重要参数。