基于有限元的旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)理研究.pdf

1、石英、光學(xué)玻璃、陶瓷等非金屬硬脆材料應(yīng)用廣泛，由于它們絕緣性好、高強度、耐高溫等優(yōu)點，大部分產(chǎn)品的材料都用玻璃、陶瓷等來代替，從小的生活用品到國防航空設(shè)備元件，硬脆材料無處不在。但正是因為硬脆材料高強度、脆性大的特點，導(dǎo)致了其加工難度很大，用傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法很難達(dá)到產(chǎn)品的要求，且加工成本比較高。旋轉(zhuǎn)式超聲波加工方法是加工一個硬脆材料最行之有效的方法，與一般加工方法相比具有精度高、粗糙度值低等優(yōu)點。
　　旋轉(zhuǎn)式超聲波加工的技術(shù)越來

2、成熟，但其加工受振幅、靜壓力、轉(zhuǎn)速、磨粒形狀等因素綜合影響，且高頻振動加工過程非常復(fù)雜，利用目前的觀測技術(shù)很難得到單顆磨粒與工件的相互作用過程和被加工工件裂紋形成與擴(kuò)展情況。在超聲波加工材料去除機(jī)理的研究方面，大都也只是在實驗的基礎(chǔ)上做出定性的研究，很少給出具體的數(shù)值計算和定量分析。
　　本文以研究旋轉(zhuǎn)式超聲波加工機(jī)理為出發(fā)點，根據(jù)壓痕斷裂力學(xué)模型分析材料去除率并通過LS-DYNA軟件模擬磨粒沖擊工件過程研究工件材料去除方式。本文

3、主要內(nèi)容有:
　　1.分析了傳統(tǒng)超聲波加工和旋轉(zhuǎn)式超聲波加工的工作原理，概述了目前兩種超聲波加工的材料去除機(jī)理及國內(nèi)外超聲波加工的研究現(xiàn)狀。通過對壓痕實驗和斷裂力學(xué)的分析，建立了旋轉(zhuǎn)式超聲波加工材料塑性去除模型和脆性去除模型，推導(dǎo)了材料塑性去除率和脆性去除率數(shù)學(xué)模型，并由數(shù)學(xué)模型公式分析了加工參數(shù)對材料去除率的影響及影響程度。
　　2.根據(jù)旋轉(zhuǎn)式超聲波實際加工情況，利用LS-DYNA軟件模擬金剛石磨粒沖擊工件的過程，研究旋轉(zhuǎn)