钢质薄壁气缸套超声珩磨的研究

作者作用自行研制的立式超声珩磨装置对钢质薄壁气缸套本体进行了超声珩磨试验，分别以表面粗糙度和珩磨效率为指标对超声珩磨油石进行了正交试验，确定了超硬磨料，粒度和结合剂对表面粗糙度和珩磨效率的影响顺序，试验结果表明，超声珩磨钢质薄壁气缸套可提高珩磨效率１－３倍，表面粗糙度Ｒａ可达０．５－２．１μｍ，超声珩磨解决了钢质薄壁气缸的加工难题，开辟了一条高效率珩磨加工软钢的途径。     

珩磨负载对超声珩磨振动系统谐振频率的影响

超声珩磨装置在工作状态时，珩磨负载对超声珩磨振动系统谐振频率有一定的影响。珩磨负载包括质量负载和力负载。作者采用实验方法研究了珩磨负载对超声珩磨振动系统谐振频率的影响规律，为今后研制、开发和推广超声珩磨装置提供了依据。     

松孔镀铬层的高效超声珩磨

作者使用自行研制的立式超声珩磨装置对钢质薄壁气缸套松孔镀铬层进行了超声珩磨试验。试验结果使用人造金刚石和ＣＢＮ油石时，与普通珩磨相比，超声珩磨镀铬层可提高珩磨效率１４－５９倍，表面粗度Ｒａ可达０．２－１．２７μｍ，加工精度可达ＩＴ６－ＩＴ７。     

超声振动珩磨作用下空化泡动力学及影响参数

为了合理利用超声振动珩磨作用下的空化效应,以磨削区单个空化泡为研究对象,考虑珩磨头合成扰动速度和珩磨压力的作用建立了磨削区空化泡的动力学模型。数值模拟了空化泡初始半径,珩磨压力,液体静压力和超声声压幅值对磨削区空化效应的影响。研究表明考虑超声振动珩磨作用时,空化泡膨胀的幅值会受到抑制,其溃灭时间也会缩短,而且较容易出现稳态空化。珩磨压力和液体静压力对磨削区空化主要起抑制作用,超声波声压幅值在一定范围内能够促进磨削区空化效果的提升。本文的研究为进一步理解超声振动珩磨的空化机理提供了理论支持。     

强力超声珩磨在高强度钢深孔加工中的应用

高强度钢深孔的珩磨加工一直是工厂生产中的技术难题，本文作者使用自行研制的φ１２２ｍｍ卧式深孔强力超声珩磨装置对高强度钢深孔进行了大量的强力超声珩磨试验，超声珩磨使用了人造金刚石和立方氮化硼油石，试验结果表明，在同样条件下，强力超声珩磨可提高珩磨效率１～３倍，提高磨削比１．３４倍，表面粗糙度达到Ｒａ０．８μｍ     

超声珩磨区实际气体的单空泡动力学分析

为进一步揭示功率超声振动的珩磨机理,以珩磨液为工作介质,研究了功率超声珩磨环境中实际气体的单空泡动力学特性。基于Rayleigh-Plesset方程,应用实际气体绝热方程和范德瓦尔斯方程对其进行了修正,建立了功率超声珩磨环境中实际气体的单空泡动力学方程以及实际气体单空泡共振频率方程。并运用4~5阶RungeKutta法模拟了不同超声条件(声压幅值、空泡初始半径、振动频率)对泡壁的运动以及运动速度的影响。结果表明:较高的声压幅值,空泡理论共振半径R'0与初始半径R0的比值为102数量级以及较低的超声频率有利于超声珩磨磨削区空化效应的发生。     

超声空化及其声流结构实验研究*

超声空化及其声流效应在医学、化工和能源等领域得到广泛应用。本文采用高速摄像和粒子图像测速系统分别研究了超声场下的空化形态和声流场结构的时空演化规律。实验研究了50W,100W,200W和250W等四种不同输入功率对18kHz的超声变幅杆附近空化及其声流场的影响。研究结果表明：（1）在变幅杆下端面处观察到由大量空化气泡均匀分布组成的倒置锥形空泡结构,并且锥形空泡结构为稳态流动结构。（2）在超声变幅杆附近产生了两种不同的声流形式,第一种是变幅杆底端的射流型声流,第二种是变幅杆两侧的回旋流。此外,通过研究空泡与声流场中最大速度点之间的空间对应关系,发现声流是因为空泡流动带动而产生的。（3）空间位置和输入功率能显著影响射流型声流的流场结构,但是对回旋流的影响十分微弱。     

类声子晶体结构对超声塑料焊接工具横向振动的抑制

利用声子晶体的带隙理论以及耦合振动理论对大尺寸矩形超声塑料焊接工具的耦合振动进行了研究.在实际工程应用中，大尺寸工具的横向振动将严重导致工具头辐射面位移不均匀，影响系统的焊接质量及工作效率.为提高其工作效率，改善工具头辐射面位移的均匀程度，利用类声子晶体结构对大尺寸超声塑料焊接工具的横向振动进行抑制，分析并得出了类声子晶体结构的横向振动带隙，同时分析了工具头横向振动未抑制与抑制后其辐射面位移的大小与均匀程度.研究表明，通过合理设计类声子晶体的结构及尺寸，可以有效抑制超声塑料焊接工具的横向振动.不但改善了焊接工具辐射面纵向振动位移的均匀程度，而且提高了焊接工具的纵向振动位移幅度.     

功率超声振动系统的研究进展

功率超声振动系统是功率超声技术中的关键部分,其主要部分包括功率超声换能器、超声变幅杆以及超声工具头或超声辐射器。本文就功率超声换能振动系统设计中经常遇到的一些关键问题进行了简要的归纳和总结,目的在于为功率超声换能器的优化设计和性能改善提供一些有用的设计指南和解决措施。同时,对一些新的功率超声振动系统进行了介绍,并简要分析了其发展趋势和应用领域。     

杆中导波声弹性效应分析与数值模拟研究*

大型钢结构在役应力检测意义重大，基于超声导波声弹性效应进行应力检测具有潜在的优势。本文基于等效弹性常数法研究了杆中超声导波的声弹性效应。通过计算典型钢结构构件钢杆的频散曲线，确定了检测频率范围，对不同工作应力状态下L（0,1）、F（1,1）与T（0,1）模态的群速度值进行了理论分析与数值模拟。结果表明： L（0,1）模态较适合于钢杆轴力检测， F（1,1）、T（0,1）模态声弹性效应较弱，不适合于应力检测； L（0,1）模态的声弹性效应随着频率的增加而减弱；理论分析与有限元计算对声弹性效应的验证都与波结构轴向位移对声弹性效应的判断得到了较好的吻合。