压电陶瓷的组合结构对直梁弯曲模态的影响

利用ANSYS软件分析了压电陶瓷的组合结构对梁的固有频率的影响，给出了数值计算结果。结果表明：压电陶瓷极化方向对固有频率的影响很小，可以忽略不计；陶瓷片粘贴误差、电极空间相对位置对梁的固有频率有一定的影响；压电陶瓷电极间距离对梁的固有频率有较大的影响。     

直线电动压缩机的振动分析

分析了减振固定式直线电动压缩机机体上的激振力,推导了机体的振动微分方程式,重点讨论了理想情况下机体振动微分方程式的具体表达式并对其进行了数值求解．     

振片式超声波马达的研究

超声波马达是一种由超声振动而获得驱动力的新型马达。它利用作为定子的压电陶瓷振子,通过压电效应产生高频振动并依靠摩擦力来驱动压置在其上的转子运动。     

超声辅助振动工具阴极的超声振动装置研究

提出采用超声辅助振动工具阴极实现小初始加工间隙电解去毛刺加工。设计了一种安装在针阀体喷孔脉冲电流电解去毛刺试验装置的超声辅助振动阴极结构。对超声振动装置的超声波发生器和超声波振动系统进行了研究。通过针阀体喷孔电解去毛刺试验结果表明:超声辅助振动阴极结构有利于减小间隙误差,从而喷孔内入口处倒圆半径偏差得以减小,流量分散度有所降低。     

超声波振动塑化原理模型及装置

探讨了振动对聚合物熔体的体积效应、剪切塑化作用。构建了新型熔融塑化理论，并根据塑化原理设计了多功能流变性能测试装置．对聚合物流变性能进行了测试，取得好的塑化效果，验证了塑化模型的可行性．     

超硬材料深孔超声振动珩磨装置的研究

对超硬材料、精密深孔的超声振动珩磨装置设计进行了详细的研究．给出了符合超硬材料及深孔加工特点的超声振动装置设计的新思想，指出了装置中关键部件的设计方法、计算理论及应用于现场时必须注意的问题．该研究对于减少超声波在长距离传播过程中的能量损失，提高目前国内深孔（浅孔）的表面加工质量，并将超声振动加工应用于生产实际做出了新的、可行的尝试．     

面向舰船应用的直线电机泵控制策略及振动试验研究

为了解决传统船用泵振动噪声大、流量脉动高以及控制方式单一等问题,提出了一种新型直线电机驱动柱塞泵结构.以直线电机驱动柱塞泵系统为研究对象,研究了直驱泵的恒流量工作原理,构建了不同运动曲线的数学模型,仿真分析了直线电机对于不同运动控制模式和运动曲线的动态响应特性,并经过样机试验验证了控制策略的可靠性及减振效果.试验结果表明:基于Labview的速度规划控制程序具有良好的操控特性,直线电机的速度特性满足直驱柱塞泵高频高速往复运动的要求;泵用电机以PVT运动模式下三角波和S形波速度规划运行,直线电机最大跟随误差为87.5μm和91μm,均小于Spline运动模式下的三角波和S形速度曲线,有利于减小直驱柱塞泵组合流量的脉动和系统振动;试验系统的振动幅值在径向得到了约70%的削弱,其他方向也有较好的减振效果,验证了直驱柱塞泵系统以三角波/PVT模式运行时振动响应特性较为良好,系统振动得到了较大程度的削弱.     

超声振动透镜聚焦法激光打孔

提出了超声振动透镜聚焦法打孔的新的原理和方法。试验证明，激光打孔的精度和稳定性优于一般光锥聚焦法打孔。     

新型换能器式大力矩超声波马达的研究

提出了一种新型换能器式大扭矩超声波马达，以四套频率特性一致的夹芯式压电超声波换能器在一弹性体圆环中激励弯曲行波，打破了传统行波超声波马达压电换能方式的功率限制，从而可以大幅度提高超声波马达的输出功率，从理论上研究了这种马达的工作原理及设计方法，由实验验证了这种原理超声波马达的可行性。     

基于MATLAB/SIMULINK的超声波振动加工过程仿真研究

在建立超声波振动加工过程中“刀具—工件”系统的动力学模型的基础上,应用MATLAB软件中的Simulink建立了该系统的控制系统模型,并对振动加工过程中工件的运动规律进行了仿真分析.仿真结果表明,超声波振动加工方法能够极大地降低普通切削过程中工件的振动,对提高工件的加工表面质量和加工精度具有重要意义,是实现精密切削加工的一种有效方法.     

二维超声振动磨削机理与试验研究

基于单颗磨粒切削运动轨迹仿真模型,定义了单颗磨粒在工件表面的相对运动轨迹为"椭螺线"曲线轨迹.分析了二维超声振动磨削机理,进行了二维超声振动磨削与普通磨削对比试验.试验结果表明:同样磨削条件下,二维超声振动磨削法向力可以减少20%～30%,材料去除率增大近2倍,原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)表面微观特性分析表明:二维超声振动磨削表面明显优于普通磨削,具有优良的表面完整性.二维超声振动磨削是一种精密、高效的加工新工艺.     

对于线性振动系统进行坐标变换的力学分析

本文以两个自由度振动系统为例,具体说明了对线性振动方程组进行坐标变换的力学意义。分析指出,变换矩阵[A]表达了两组广义坐标间的变换关系;而[A]~T则反映了作用于系统上的力系在两组广义坐标中所应采取表达形式间的转换关系。上述分析,可以推广到n维的一般情况。     

基于激光干涉测振技术的压电陶瓷蜂鸣片质量监控

利用激光干涉技术和干涉条纹大小数拟合计数软件处理方法,研究测量低频微小振动,开展压电陶瓷蜂鸣片质量监控研究。介绍了基于激光干涉技术的振动测量研究方法,分析了压电陶瓷蜂鸣片在正弦电压驱动下,不同初始干涉光程差、不同振幅的振动产生的干涉信号及干涉条纹大小数拟合计数软件处理方法;建立了迈克尔逊干涉测振系统,运用干涉条纹大小数拟合计数软件方法,对不同正弦电压驱动的压电陶瓷蜂鸣片微小振动进行了测量。研究表明,基于大小数拟合计数软件方法的激光干涉测振技术可以有效测量微小振动,为压电陶瓷蜂鸣片质量监控提供一种有效手段。     

柔性机械臂振动的线性二次型最优控制

为抑制柔性机械臂的弹性振动,提高定位精度,推导出单杆柔性机械臂的动力学模型并对其进行线性化,针对线性化的系统模型,采用线性二次型最优调节器对柔性机械臂末端残余振动进行控制,仿真结果表明调节器抑振作用明显.     

基于有限元分析的超声椭圆振动切削装置设计

超声椭圆振动切削技术(Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting, UEVC)是近年来发展起来的一种超精密加工技术,其加工装置的结构设计是当前研究的难点之一。本文通过分析现有的超声椭圆振动切削装置,设计了一种基于圆弧型柔性铰链结构的超声椭圆振动装置,利用有限元分析工具对该装置进行模态分析,找出了影响其谐振频率的关键结构参数并用全局优化模块优化参数,使装置的某一阶纵振和弯振模态的谐振频率一致,同时对该装置进行了多场耦合分析以预测不同相位下的刀尖运动轨迹。仿真分析表明,后盖板长度的变化会引起纵振和弯振模态谐振频率的显著改变,而底座厚度的变化对纵振和弯振模态的谐振频率几乎都没有影响,顶端长度的变化仅对弯振模态的谐振频率有一定程度的影响。基于上述仿真分析及优化,制造出UEVC装置的样机并测量其谐振频率和振动特性,测量结果显示该装置的谐振频率测量值与仿真结果吻合较好,所开发的装置能在谐振状态下输出椭圆轨迹,同时可通过调节施加电压的幅值和相位来使刀尖输出不同的椭圆轨迹,能用于脆性材料微结构曲面的加工。此外,对该超声椭圆振动切削装置施加频率与装置谐振频率一致的交流电时,其纵振和弯振的振幅将随电压幅值的增加而线性增大,其中弯振振幅对电压幅值的变化更为敏感。     

泵用直线电机控制策略及试验研究

针对传统水液压柱塞泵输出流量脉动大、振动噪声高的问题,研制出一种以直线电机作为动力端的直驱水压柱塞泵.为减小直线电机换向对泵体产生的振动冲击,消除多个电机运行时的相位误差,实现柱塞泵低振动、流量稳定输出,对直线电机单直线电机控制模式、多电机协同控制策略以及电机运动顺序进行研究试验.试验结果表明:4台直线电机在SPLINE运动模式下以三角波曲线在插补点同步,按照优选出的启动顺序运动是实现柱塞泵低振动,输出流量稳定的最佳控制方式.     

超声振动切削SiCP/Al复合材料的刀具磨损形态研究

在超声和普通切削方式下对YG6、PCD刀具切削SiCP/Al复合材料时的刀具磨损形态进行了试验研究,试验发现其磨损形态主要表现为前刀面磨损、后刀面磨损和刀具破损。切削路程较短时,在两种切削方式下YG6前刀面均未见有明显的月牙洼磨损,YG6刀具的后刀面靠近刀尖部位的磨损形态呈倒三角形;而PCD刀具没有发现明显的磨损,但刀尖发生了严重的崩碎现象。     

基于精细积分的压电层合板有限元分析及振动控制

文章基于三阶剪切变形理论,建立了压电复合材料层合板有限元单元模型,利用Hamilton原理推导了压电层合板结构的动力学方程,通过引入精细积分方法,利用所建立的单元对压电层合板结构进行了振动分析;基于精细积分给出了线性二次最优控制的Riccati方程的求解方法,设计了线性二次最优控制律以抑制压电层合板结构的振动。实例证明,与其它有限元模型进行比较的结果显示所建立的模型具有足够的精度,文中推导的线性二次最优控制Riccati方程的计算方法可行,对板结构的振动控制有效。     

Review: Progress and Trends in Ultrasonic Vibration Assisted Friction Stir Welding

综述：超声振动辅助搅拌摩擦焊接的研究进展与发展动向

Najib Ahmad Muhammad, 武传松, Girish Kumar Padhy

（山东大学 材料连接技术研究所,济南 250061）

创新点说明：

搅拌摩擦焊作为一种新型的固相连接技术,具有焊接质量高、成本低、环境友好等许多优点,已经应用于航空、航天、造船、高速列车等领域。由于这种焊接技术依靠搅拌头与材料的摩擦产热和材料塑性变形时的粘性耗散产热来软化焊接区材料形成连接,因此,焊接时需要很大的转矩、轴向压力和水平进给力。有研究者通过辅加热能来解决这一问题,但也受到了各种因素的局限。而超声振动能量作为机械能,在辅助搅拌摩擦焊接、解决上述问题方面有很大优势。

本文评述了当前超声振动辅助搅拌摩擦焊工艺的研究进展,介绍了国内外近期研发的超声振动施加方式及相应的实施效果。作者课题组直接将超声振动通过工具头施加在搅拌头前方待焊工件上,研发出超声振动强化搅拌摩擦焊UVeFSW新工艺。实验研究发现,UVeFSW能改善焊缝成形、减少缺陷尺寸、降低焊接载荷、提高焊接速度、细化焊核区和热力影响区的晶粒组织。该文分析了各种超声施加方式的优缺点,为超声振动辅助搅拌摩擦焊的进一步研发提供参考。

关键词：搅拌摩擦焊;超声振动辅助搅拌摩擦焊;声致软化效应;焊接载荷;加热历程;材料流;微观结构;机械性能

     

共振式直线电机磁场的有限元分析

对共振式直线电机电磁场进行了有限元分析。采用ANSOFT公司的工程电磁场分析软件MAXWELL 2D对不同气隙下的电机的电磁场分布及衔铁的电磁力进行了仿真分析,给出了不同气隙条件下磁场分布图以及衔铁所受电磁力的大小及方向,为提高电机的力能指标提供仿真支撑。