纵-扭谐振超声滚压系统设计与试验*

为实现6061铝合金高效优质表面强化,采用有限元仿真法优化设计了阶梯型纵-扭谐动变幅杆,设计、制造了一套纵-扭超声滚压试验装置。纵-扭谐动通过检测变幅杆输出端纵向、扭转两个方向的振幅间接验证。进行超声滚压试验,结果表明：相比普通滚压加工,纵-扭谐振超声滚压过试件表层显微硬度最高提高了41%;在所选参数范围内出现随着静压力增大表面显微硬度整体呈现局部变化整体增大趋势,随着转速增加呈现局部变化整体减小的趋势,随着进给量的增大先增大后减小的现象;相比普通滚压加工,纵-扭谐振超声滚压过的工件表面组织更细密光滑,滚痕由于扭振的高频反复挤压明显减少,形貌得到了较大改善,从而证明纵-扭超声滚压加工能更有效的实现6061铝合金的强化处理。     

微型轴承内滚道超声辅助超精研磨系统的设计研究*

为了提高5G基站中微型轴承的精度和使用寿命,基于微型轴承外套圈结构特征提出一种超声振动辅助研磨轴承外圈滚道的加工工艺。通过坐标变换及运动合成,获得了振动研磨轴承外圈滚道的工作面轨迹特点,阐明了振动高效研磨的本质特征;之后,分别采用等效电路法和有限分析法,建立了振动系统的等效电路图与频率方程,分析了该系统模型的固有模态与谐响应特性;最后,通过对自行研制的超声辅助研磨系统分别进行振动特性测试和加工效果测试。结果表明,加工系统振动频率相对设计频率的误差率为10‰,超声振幅为12.95μm,加工轴承滚道的粗糙度和轮廓度较传统研磨加工分别降低了27.17%和24.1%。     

超声辅助滚压系统的设计与研究*

鉴于风力发电机组主轴的复杂工作情况和疲劳断裂失效形式,提出一种基于表面强化技术的超声辅助滚压加工系统;首先基于运动合成原理,获得了滚轮接触线的运动轨迹特征,并应用ANSYS/LS-DYNA软件分析了加工过程的特点;之后,基于一维振动理论、等效波长理论与牛顿迭代理论,推导了并求解了复合变幅杆的频率方程,实现了该复合变幅杆的纵向振动。通过对该变幅杆进行有限元仿真分析与振动特性测试,结果表明二者相对设计频率的偏差仅在0.817％以内。最后,通过对40Cr主轴进行超声辅助滚压测试,结果获得了粗糙度Ra 0.085μm和表面硬度32.2HRC的加工表面,较普通滚压加工粗糙度降低了69.1％,显微硬度提高了60％。     

超声脉冲窄带激励的水泥环第二界面探测方法*

如何评价水泥环的第二界面固井质量一直是声波测井领域的世界性难题。本文利用有限元方法研究了基于超声脉冲反射法的水泥环第二界面固井质量探测方法。数值模拟了不同声源脉冲宽度及不同声阻抗地层对第二界面超声反射回波的影响。研究结果表明采用窄带的激励信号源可有效的提高水泥环第二界面反射波回波幅度,有望解决水泥环第二界面固井质量评价问题。制作了水泥环第二界面具有胶结缺陷的实验室样品及大型固井质量刻度井,在此基础上开展了基于窄带超声脉冲激励的实验室及刻度井群实验研究。实验结果表明满足水泥环第一界固井质量良好条件,采用窄带的超声脉冲回波技术可有效评价水泥环第二界面固井质量。     

周期性扇形孔结构对斜槽型纵扭复合模态超声振动系统性能的影响*

为了解决基于斜槽结构的模式转换型纵扭复合模态超声振动系统存在的扭转分量较小、纵、扭转化效率较低的问题,论文对基于周期性扇形孔和斜槽结构的模式转换型纵扭复合模态超声振动系统进行了研究,主要仿真分析了扇形孔结构参数对基于斜槽结构的模式转换型纵扭复合模态超声振动系统谐振频率、扭转振幅、旋转角度和剪切应力的影响规律,并找到使系统获得最佳纵扭转换效率的扇形孔结构参数,且求解出扇形孔结构的引入对系统性能的改善幅度。     

应用长度极化压电陶瓷33模态的 半主动减振技术研究*

本文提出利用长度方向极化的压电材料的33模态来实现半主动减振。论文以横梁为例,通过理论分析和有限元仿真,对比研究了当压电材料分别连接31, 33两种模态对应的最佳分流电路时,压电材料两种模态在横梁的共振频率附近的减振效果。结果表明33模态比31模态具有更高的减振效率。此外,鉴于33模态存在极化长度有限的问题,仿真分析了压电材料的尺寸和位置对减振效果的影响。在此基础之上,提出了一个利用压电材料33模态的多模态减振的组合设计,对横梁的前三个模态起到了很好地减振作用。相对31模态而言,横梁的每个振动模态均有约15dB的减振提升。     

超声变幅杆设计用表的计算机编制(IV)——纵、扭振变幅杆两用表

本文从分析纵振和扭振杆件振动方程及其解出发,得到两相对应的纵、扭振杆在外形、性能及尺寸应用声学     

超声变幅杆设计用表的计算机编制(Ⅲ)——关于几种简单型扭振杆

本文绘出指数型D=D_(1~(e~(-βχ))、类圆锥型D=D_1(1-αχ)~(1/2)、类是链线型D=D_2{cj[γ(L-χ)]}~(1/2)和两段等长圆柱组成的阶梯型四种扭振变幅杆,各主要参数的理论计算公式和方程以及据此在电子计算机上编制出的直径比N=1.01—7.00、dN=0.01的设计用表的概况。表列了部分数据,绘制了各种杆件参数对比曲线,对所得结果作了简要综述和说明。     

微织构超声振动铣削系统的研究

为了在金属切削过程中在7075铝合金表面形成稳定的微织构以提高其服役性能,提出一种微织构超声铣削加工工艺。为此,该文首先基于运动合成原理获得了刀尖的运动轨迹特征和工件表面的织构形貌特征。然后,基于等效电路原理和传输矩阵法建立了超声铣削系统的频率方程,并应用牛顿迭代法获得了准确的数值解,通过有限元软件对建立的超声振动系统分别进行模态分析和谐响应分析,获得了具有微织构特征的纵扭复合超声铣削系统。最后,对加工制造出的微织构纵扭复合超声铣削系统进行振动测试、切削力测试和加工测试,结果表明:工件表面形成的\"鱼鳞网纹\"微观织构能够改变其润湿性能。     

Experimental and calculated research on a large band gap constituting of tubes with periodic narrow slits

A new band gap structure composed of a square array of parallel steel tubes with narrow slits is presented. The propagation of acoustic waves in a two-dimensional composite medium constituted of slit tubes in air is investigated both theoretically and experimentally. The band gap is calculated with the finite element method in which the acoustic-solid coupling is taken into account. The transmissions of the band system with both different single-width narrow slits and multi-width narrow slits are analyzed. Experimental measurements show that the transmission through an array of slit tubes with periodic narrow slits drops to noise level throughout frequency interval in good agreement with the calculated forbidden band. The large band gap and low starting frequency is obtained by arranging different width of slits embedded in the tubes. The experiments and theoretical results show that this new band gap structure has an especial character based on the resonant cavity playing an important role on the band gap besides the traditional Bragg interference.     

超声复合振动系统中局部共振现象的有限元分析

本文用有限元软件对超声复合振动系统中的局部共振现象进行了仿真计算.通过对仿真结果的分析,验证了“局部共振是耦合振动”的观点.在此基础上,用有限元方法进一步研究了截面直径比、工具杆长度等影响局部共振的因素,总结出了产生局部共振的条件.     

某空间望远镜相关跟踪系统摆镜随机振动分析

介绍了基础激励下机构随机振动响应的理论与分析方法.利用有限元分析软件ANSYS建立了某空间望远镜相关跟踪系统摆镜的有限元模型,并进行了随机振动响应分析.通过分析考察了其承受动力学环境的能力.对计算结果进行了分析.指出了现有结构中的薄弱环节,提出了改进方案,为摆镜的设计提供了重要参考依据.     

低温阀门冷态试验的稳态传热模拟与分析

利用有限元分析软件ANSYS对为控制20 K温度的氦气而设计的低温阀门在正常运行和冷态试验状态下的温度场进行模拟与分析。针对冷态试验状态下拉杆处出现冻结的问题,提出在上阀体处添加绝热层的方案,通过进一步的模拟计算预测其改进的效果。     

某空间望远镜相关跟踪系统摆镜随机振动分析

介绍了基础激励下机构随机振动响应的理论与分析方法.利用有限元分析软件ANSYS建立了某空间望远镜相关跟踪系统摆镜的有限元模型,并进行了随机振动响应分析.通过分析考察了其承受动力学环境的能力.对计算结果进行了分析.指出了现有结构中的薄弱环节,提出了改进方案,为摆镜的设计提供了重要参考依据.     

微振动激励作用下编组站镜架对光束指向的影响

 编组站是靶场光路传输系统的重要组成部分,编组站镜架的稳定性对光路的传输有着直接的影响。为了分析微振动对光束指向性的影响,采用有限元分析软件建立镜架的有限元模型,将数字式地震仪测得的镜架安装平台的速度功率谱密度函数作为载荷施加到分析模型上,计算得到了编组站光学元件（A,B,C,D）在基座微振动激励作用下的转角漂移分别为0.338,0.327,0.289,0.241 mrad,均小于稳定性指标0.460 mrad的要求;采用加速度传感器对光学元件A的转角漂移测试结果为0.340 mrad,与分析结果的误差为0.6%,说明所采用的计算分析方法是有效的,为精密镜架的设计分析提供了有效的方法。     

Vibration characteristics of aluminum surface subjected to ultrasonic waves and their effect on wetting behavior of solder droplets

The vibration characteristics of an aluminum surface subjected to ultrasonic waves were investigated with a combination of numerical simulation and experimental testing. The wetting behavior of solder droplets on the vibrating aluminum surface was also examined. The results show that the vibration pattern of the aluminum surface is inhomogeneous. The amplitude of the aluminum surface exceeds the excitation amplitude in some zones, while the amplitude decreases nearly to zero in other zones. The distribution of the zero-amplitude zones is much less dependent on the strength of the vibration than on the location of the vibration source. The surface of the liquid solder vibrates at an ultrasonic frequency that is higher than the vibration source, and the amplitude of the liquid solder is almost twice that of the aluminum surface. The vibration of the surface of the base metal (liquid solder) correlates with the oxide film removal effect. Significant removal of the oxide film can be achieved within 2 s when the amplitude of the aluminum surface is higher than 5.4 μm or when the amplitude of the liquid solder surface is higher than 10.2 μm.