本文關(guān)鍵詞：超聲切割負(fù)載對超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響研究

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【摘要】：復(fù)合材料以其良好的性能在航空船舶等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,如蜂窩復(fù)合材料和碳纖維復(fù)合材料等。復(fù)合材料與普通材料相比,不僅僅是其材料本身的屬性特殊,更重要的是其復(fù)合而成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,正是由于以上兩點導(dǎo)致了復(fù)合材料的難加工性。傳統(tǒng)加工復(fù)合材料采用的是高速銑削的方式,這種方式確實能高效地對復(fù)合材料進(jìn)行加工,但加工過程中產(chǎn)生大量對人體有害的粉塵,同時加工之后的復(fù)合材料本身的表面質(zhì)量并不是十分的理想。針對復(fù)合材料加工中出現(xiàn)的問題,有學(xué)者提出采用超聲加工的方式來改進(jìn)以上出現(xiàn)的問題。本文所研究的超聲切割加工是針對復(fù)合材料粗加工所提出的,但現(xiàn)有關(guān)于超聲切割的研究尚不成熟,尤其是在穩(wěn)定性方面,在受到負(fù)載的情況下,超聲切割系統(tǒng)容易出現(xiàn)停振發(fā)熱等現(xiàn)象。本文以超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)為研究對象,針對受負(fù)載影響之后的聲學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行研究。主要的研究內(nèi)容及成果如下:(1)目前針對超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計都是將聲學(xué)系統(tǒng)分散成壓電換能器變幅桿等單元單獨設(shè)計,即使是現(xiàn)有針對負(fù)載的分析也只是對變幅桿而言,但負(fù)載實際的作用對象卻是整個系統(tǒng)。本文利用四端網(wǎng)絡(luò)法將壓電換能器變幅桿和負(fù)載三者統(tǒng)一,建立超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)的整體理論模型,并得出負(fù)載—阻抗,負(fù)載—電流—振幅等相關(guān)表達(dá)式,利用MATLAB將負(fù)載對聲學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)影響圖像化,為后面針對具體的負(fù)載分析奠定了理論基礎(chǔ)。(2)針對刀具負(fù)載在設(shè)計中無法進(jìn)行參數(shù)化分析的問題,利用ANSYS軟件將刀具與系統(tǒng)模型化,將增加刀具負(fù)載之后的聲學(xué)系統(tǒng)與空載時的聲學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行對比,仿真結(jié)果表明刀具的質(zhì)量越大,聲學(xué)系統(tǒng)的縱振階諧振頻率就會越小。同時,在同等輸入振幅的情況下,刀具質(zhì)量越重,輸出端振幅就越小。利用阻抗分析儀和激光位移傳感器對聲學(xué)系統(tǒng)的阻抗特性及輸出位移進(jìn)行檢測,實驗結(jié)果表明,增加刀具負(fù)載之后聲學(xué)系統(tǒng)諧振頻率減小,諧振時阻抗值變大,系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率變低。實驗的結(jié)果為后期設(shè)計刀具提供有力的參考。(3)針對受到超聲切割力負(fù)載之后系統(tǒng)出現(xiàn)停振,雜聲等現(xiàn)象,本文首先對超聲切割力模型進(jìn)行分析,將超聲切割力沿聲學(xué)系統(tǒng)坐標(biāo)系分解,分別對三個方向的運動和分力進(jìn)行分析。利用數(shù)顯式推拉力計對聲學(xué)系統(tǒng)施加三個方向的力,再對整個聲學(xué)系統(tǒng)的性能進(jìn)行檢測。之后,在搭建的超聲切割平臺上對聲學(xué)系統(tǒng)在實際切割時的聲學(xué)性能進(jìn)行檢測。實驗得出了受力與諧振頻率偏移量,振幅,阻抗值等之間的關(guān)系,為實際加工的工藝提供理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：超聲切割 聲學(xué)系統(tǒng) 刀具負(fù)載 力負(fù)載 阻抗 諧振頻率 振幅
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG663
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 超聲加工的發(fā)展10
• 1.2 超聲加工的分類10-14
• 1.2.1 超聲磨料加工10-12
• 1.2.2 超聲復(fù)合加工12-14
• 1.3 超聲切割技術(shù)在復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用14-15
• 1.4 超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀15-20
• 1.4.1 超聲波發(fā)生器的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4.2 換能器的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4.3 超聲變幅桿的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4.4 超聲切割負(fù)載的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.5 課題的來源、研究意義與目的、技術(shù)路線及主要研究內(nèi)容20-21
• 1.5.1 課題的來源20
• 1.5.2 論文研究的目的及意義20
• 1.5.3 論文的主要研究內(nèi)容20-21
• 1.6 本章小結(jié)21-22
• 第二章 基于四端網(wǎng)絡(luò)法的負(fù)載聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計理論22-36
• 2.1 前言22
• 2.2 超聲變幅桿的四端網(wǎng)絡(luò)法設(shè)計理論22-25
• 2.2.1 超聲變幅桿的等效四端網(wǎng)絡(luò)模型22-24
• 2.2.2 超聲變幅桿的性能參量24-25
• 2.3 壓電換能器的四端網(wǎng)絡(luò)設(shè)計理論25-29
• 2.3.1 壓電陶瓷的四端網(wǎng)絡(luò)模型25-28
• 2.3.2 前端蓋的四端網(wǎng)絡(luò)模型28-29
• 2.4 帶負(fù)載的超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)理論模型29-35
• 2.4.1 帶負(fù)載超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)參數(shù)推導(dǎo)29-30
• 2.4.2 帶負(fù)載超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)阻抗參數(shù)分析30-31
• 2.4.3 帶負(fù)載超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)參數(shù)數(shù)值計算31-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 帶負(fù)載超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)有限元仿真36-52
• 3.1 前言36
• 3.2 空載超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)的有限元仿真36-42
• 3.2.1 空載超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)的模態(tài)分析36-39
• 3.2.2 空載超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)的諧響應(yīng)分析39-42
• 3.3 帶刀具負(fù)載的超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)有限元分析42-46
• 3.3.1 帶刀具負(fù)載的超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)的模態(tài)分析42-44
• 3.3.2 帶刀具負(fù)載的超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)的諧響應(yīng)分析44-46
• 3.4 受超聲切割力的超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)有限元仿真46-51
• 3.4.1 受超聲切割力的超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析46-48
• 3.4.2 受超聲載荷力的超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)的瞬態(tài)動力學(xué)仿真48-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第四章 刀具負(fù)載對超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)影響實驗52-61
• 4.1 前言52
• 4.2 實驗設(shè)備及參數(shù)52-54
• 4.2.1 實驗設(shè)備52-53
• 4.2.2 實驗設(shè)備參數(shù)53-54
• 4.3 刀具負(fù)載實驗及數(shù)據(jù)分析54-60
• 4.3.1 刀具負(fù)載對超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)諧振阻抗的影響55
• 4.3.2 刀具負(fù)載對超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)諧振頻率的影響55-56
• 4.3.3 刀具負(fù)載對超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率的影響56-57
• 4.3.4 刀具負(fù)載對超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)能量傳遞效率的影響57-59
• 4.3.5 刀具負(fù)載對超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)輸出振幅的影響59-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第五章 超聲切割力負(fù)載對超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)的影響實驗61-70
• 5.1 前言61
• 5.2 超聲切割力模型分析61-63
• 5.2.1 Z方向受力分析61-62
• 5.2.2 X方向受力分析62
• 5.2.3 Y方向受力分析62-63
• 5.3 實驗設(shè)備63-66
• 5.3.1 硬件63-64
• 5.3.2 軟件64-66
• 5.4 超聲切割力實驗及分析66-67
• 5.5 單向力實驗67-68
• 5.5.1 單向力對聲學(xué)系統(tǒng)阻抗值的影響67-68
• 5.5.2 單向力對聲學(xué)系統(tǒng)的諧振頻率的影響68
• 5.6 本章小結(jié)68-70
• 第六章 結(jié)論與展望70-72
• 6.1 結(jié)論70-71
• 6.2 展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 附錄77

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 劉井權(quán),閆久春,楊士勤,王琴,徐濤;碳纖維預(yù)浸料超聲切割工藝[J];焊接;2001年08期

2 周勝利;姚志遠(yuǎn);沙金;;超聲切割刀動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J];中國機械工程;2013年12期

3 魏景芝;;超聲切割工具[J];電加工;1986年05期

4 ;[J];;年期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 吳鑫;NOMEX蜂窩材料超聲切割直刃刀具設(shè)計與性能研究[D];大連理工大學(xué);2016年

2 吳勝游;Nomex蜂窩復(fù)合材料超聲切割斷裂機理研究[D];杭州電子科技大學(xué);2016年

3 虞文澤;超聲切割負(fù)載對超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響研究[D];杭州電子科技大學(xué);2016年

4 尤曉鎮(zhèn);基于有限元模型的超聲切割刀優(yōu)化設(shè)計及工藝實驗研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2015年

5 胡發(fā)存;自動鋪帶頭結(jié)構(gòu)設(shè)計及其超聲切割技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

6 李旭龍;NOMEX蜂窩復(fù)合材料超聲切割聲主軸的監(jiān)測系統(tǒng)研究[D];杭州電子科技大學(xué);2015年

7 韓麗軒;面向Nomex蜂窩芯復(fù)合材料超聲切割的智能化電源系統(tǒng)研究[D];杭州電子科技大學(xué);2015年

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本文編號：647283