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《山东大学》 2015年
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超声振动辅助磨料水射流脉动行为及其对加工机理影响机制研究

侯荣国  
【摘要】:本文提出将超声振动施加于磨料水射流加工过程,增强射流脉动行为,改善磨料水射流流场分布和磨料分布状态,提高磨料运动速度和磨料利用率,增强磨料水射流加工能力和加工效率。研究了超声振动辅助磨料水射流脉动行为规律。研究了喷嘴轴向超声振动、喷嘴内孔壁面超声变形振动等两种激励方式下射流的脉动行为规律。研究结果表明,喷嘴内孔壁面超声变形振动所产生的射流脉动行为效果较好,射流在喷嘴内外都存在交替变化的高压区和低压区,其在喷嘴轴线和出口处的速度脉动幅度较大。研究了喷嘴内孔壁面超声变形振动激励方式下磨料在射流中的运动轨迹,结果表明,超声振动辅助磨料水射流中的磨料在运动中产生了周期性积聚和分散,有利于提高材料的去除效率。研制了超声振动辅助磨料水射流加工装置。设计了超声振动辅助磨料水射流喷嘴,并对其进行了模态分析和谐振响应分析。实验测量了超声喷嘴的实际工作频率和振幅,测量结果表明所设计的超声喷嘴符合加工要求。实验研究了超声振动辅助磨料水射流脉动行为规律。结果表明,超声振动增强磨料水射流的脉动行为,增大了射流平均冲击力,使射流实际脉动频率增加,脉动幅度增大,有利于提高磨料水射流的加工效率。同时射流压力越大,脉动幅度越小研究了超声振动辅助磨料水射流脉动行为对加工机理的影响机制。建立了超声振动辅助磨料水射流冲蚀硬脆材料脆塑转变磨料冲蚀动能临界判据和冲蚀坑纵向半径理论模型。模拟研究了射流脉动行为对陶瓷材料变形、应力和应变分布的影响规律。结果表明,射流速度和射流压力的脉动行为导致了硬脆材料变形、应力和应变分布规律发生脉动,其脉动趋势与射流脉动规律基本一致,但存在相位差。模拟研究了单颗粒、多颗粒磨料冲蚀时硬脆材料的变形规律。结果表明,八面体较球状磨料更容易嵌入工件,且冲蚀深度较大。多颗粒磨料冲蚀陶瓷材料时,工件的变形量产生了叠加,平行磨料冲蚀时应力和应变范围产生了叠加,顺序磨料冲蚀时应力和应变范围没叠加反而减小。实验研究了超声振动辅助磨料水射流冲蚀氧化铝陶瓷和玻璃的加工表面形貌与材料去除机理,建立了超声振动辅助磨料水射流冲蚀氧化铝陶瓷和玻璃的冲蚀深度和材料去除量实验预测模型。结果表明,超声振动提高了磨料水射流的加工能力,施加超声振动后氧化铝陶瓷和玻璃的冲蚀深度和材料体积去除量均增加。超声振动辅助磨料水射流加工氧化铝陶瓷和玻璃的材料的主要去除机理是塑性去除。射流压力和靶距对材料去除量和冲击坑深度的影响最大,振幅次之,磨料粒径影响最小。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG664

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 逄孟达;轧刚;王时英;;级联式变幅杆模态分析[J];机械管理开发;2009年05期
2 王浩程;张宏太;张德良;方新;;磨料流在离心研磨过程中运动特征的数值模拟[J];中国机械工程;2005年22期
3 杨昌祥;王立坚;何川;范开国;杨建国;;基于移动最小二乘的数控龙门导轨磨床定位误差建模及补偿技术[J];中国机械工程;2015年09期
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1 吕哲;超声振动辅助磨料水射流抛光冲蚀机理和工艺技术研究[D];山东大学;2015年
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1 侯荣国;磨料水射流切割性能和喷嘴内外流场的仿真研究[D];山东大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 钱骏,任勇,杨有仪;亭子口库区水温变化对水生态环境的影响[J];重庆环境科学;1997年01期
2 蒋士忠,葛晓陵,王家贤;卧式涡轮分级机气流场研究[J];非金属矿;1999年03期
3 柳和生,涂志刚,孙燕萍,包忠诩;聚合物口模挤出流动分析方法[J];高分子通报;2001年02期
4 黎想;冯妍卉;张欣欣;姜泽毅;田乃媛;;高炉内部气体流动与传热的模拟分析[J];工业炉;2009年02期
5 杨鹏海;江帆;凌程祥;;行星研磨过程中磨削生热机制的研究[J];广州大学学报(自然科学版);2015年02期
6 李萍;挤塑过程熔体流动的数值模拟[J];合成树脂及塑料;1996年01期
7 王军;李军;朱永伟;林魁;李茂;;游离和固结金刚石磨料抛光手机面板玻璃的试验研究[J];金刚石与磨料磨具工程;2009年02期
8 谭哲东,岑人经,吴源青,吴效明;计算动脉血管发展流动的新差分格式[J];计算力学学报;2004年04期
9 袁浩扬,林汉同;铸造充型流动过程的三维数值模拟[J];力学与实践;1996年05期
10 崔俊奎;赵军;李国威;郭仁宁;武春晓;;前混合式磨料水射流喷嘴外流场仿真与实验[J];煤炭学报;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 刘树民;;国产光学设备平面高效连续稳定生产的条件[A];现代光学制造技术论文集[C];2002年
2 宋春花;曹进喜;杨世春;;离心式滚磨光整加工过程物理仿真建模研究[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
3 秦一;陆家丰;李昂;孙仁;;黑色素瘤在附着血管壁面的白细胞上的水动力附着特性[A];第二十五届全国水动力学研讨会暨第十二届全国水动力学学术会议文集(上册)[C];2013年
4 李昂;孙仁;;肿瘤细胞与血管壁上白细胞的水动力作用[A];第十三届全国水动力学学术会议暨第二十六届全国水动力学研讨会论文集——B水动力学基础[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李俊烨;微小孔磨粒流抛光装置的研制与工艺研究[D];长春理工大学;2011年
2 黄益宾;聚合物气体辅助共挤成型的理论和实验研究[D];南昌大学;2011年
3 姜艳丽;新型阴极结构铝电解槽多物理场数值仿真研究[D];东北大学;2009年
4 涂愈明;超高压变压器油流静电带电的计算模型及实验研究[D];清华大学;1998年
5 刘斌;塑料挤出流动数值分析及其模具结构设计优化研究[D];大连理工大学;2003年
6 邵宏根;浮法玻璃成型的数值模拟与实验研究[D];燕山大学;2004年
7 史岩彬;基于CFD/NHT分析技术的高炉炼铁过程建模与仿真研究[D];山东大学;2006年
8 刘臻;岸式振荡水柱波能发电装置的试验及数值模拟研究[D];中国海洋大学;2008年
9 王浩程;行星滚筒滚磨加工中液固两相湍流运动机理的计算和实验研究[D];天津大学;2007年
10 王杰;CE/SE方法及其在脉冲爆轰发动机流场计算中应用的研究[D];南京理工大学;2008年
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1 岳中波;磨料水射流径向模式车削工程陶瓷材料工艺优化研究[D];山东大学;2014年
2 蒋小丽;高压气井针形节流阀结构性能分析与优化[D];西南石油大学;2014年
3 宋圆圆;基于神经网络的前混合磨料水射流切割数据库建立研究[D];中国矿业大学;2014年
4 居春常;混凝土冲蚀磨损及防护材料试验研究[D];兰州交通大学;2014年
5 骆家银;钻井泵泵阀系统磨损与失效分析研究[D];西南石油大学;2015年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曾清红,卢德唐;基于移动最小二乘法的曲线曲面拟合[J];工程图学学报;2004年01期
2 刘井权,闫久春,杨士勤;超声刀切割系统的模态分析[J];哈尔滨工业大学学报;2001年04期
3 周志雄;李力钧;;高压磨料水射流切削[J];湖南大学学报(自然科学版);1993年02期
4 董庆华;超高压水射流切割技术及其应用[J];焊接技术;2001年06期
5 张虎,周云飞,唐小琦,陈吉红;数控加工中心误差G代码补偿技术[J];华中科技大学学报(自然科学版);2002年02期
6 阎秋生 ,张自强,唐延辉;磨料喷射微细加工应用基础研究——喷嘴设计及加工试验[J];金刚石与磨料磨具工程;2002年02期
7 程玉民;;移动最小二乘法研究进展与述评[J];计算机辅助工程;2009年02期
8 岳洪浩,邓宗全;一种投影式水射流切割数控机床的软件设计[J];机械工程师;2003年09期
9 薛百文,侯志燕,杨世春;超高压磨料水射流在光整加工中表面质量的研究[J];机械工程师;2005年05期
10 张凤莲;磨料水射流加工工程陶瓷工艺参数对加工质量的影响[J];机械制造;2003年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杨建国;数控机床误差综合补偿技术及应用[D];上海交通大学;1998年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张建中,李秀人,申奎东;超声振动干式扩孔的试验研究[J];电加工与模具;2004年01期
2 彭响方,高文龙,林逸全;超声振动对聚合物挤出过程及制品性能的影响[J];高分子材料科学与工程;2005年04期
3 谢涛,张俊,单小彪;超声振动拉丝加工实验装置的测试与分析[J];机械工程师;2005年09期
4 张洪丽;张建华;闫鹏;汪心立;;径向超声振动辅助磨削加工过程分析[J];工具技术;2007年02期
5 张洪丽;张建华;;超声振动辅助磨削脆性材料去除机理[J];重庆大学学报;2010年10期
6 朱林;李继云;;钛合金超声振动研磨表面粗糙度特性试验研究[J];金刚石与磨料磨具工程;2010年06期
7 张洪丽;张建华;;切向超声振动辅助磨削对单颗粒切削力的影响[J];兵工学报;2011年04期
8 王国栋;超声振动压力加工的现状与展望[J];热加工工艺;1980年04期
9 黄文郁;朱炳森;;用超声波清洗机改装为超声振动车削装置[J];机械开发;1985年04期
10 谭庆昌;王立江;;超声振动车削金属后表面物理性能变化的研究[J];新技术新工艺;1986年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵继;王立江;;超声振动车削表面的波谱分析[A];第五届全国电加工学术年会论文集(特种加工篇与综合性论文篇)[C];1986年
2 招展;刘冠民;朱树新;;超声振动滚压45~#钢正交试验[A];第八届全国电加工学术年会论文集[C];1997年
3 祝锡晶;叙鸿均;;新型功率超声振动珩磨装置的研制[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年
4 杨继先;;陶瓷深孔加工的新方法——超声振动磨削[A];陕西省电加工学会第六届学术年会论文集[C];1996年
5 杨继先;杨素梅;张永宏;;超声振动车削铝基复合材料的研究[A];中国电子学会生产技术分会电加工专业委员会第六届学术年会论文集[C];2000年
6 杨继先;杨素梅;张永宏;;超声振动车削铝基复合材料的研究[A];陕西省机械工程学会电加工分会第七届学术年会论文集[C];2000年
7 陶国灿;王涛;邢栋梁;张建华;;超声振动辅助铣削表面纹理建模及其摩擦学性能优化[A];第15届全国特种加工学术会议论文集(下)[C];2013年
8 张洪丽;张金环;单绍福;;超声振动辅助磨削加工表面粗糙度[A];第15届全国特种加工学术会议论文集(下)[C];2013年
9 张勤河;张建华;张琪步;艾兴;;超声振动辅助气中放电加工实验分析[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年
10 张勤河;张建华;张琪步;艾兴;;超声振动辅助气中放电加工实验分析[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 修晓;复合超声振动拉丝的理论与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
2 王家鹏;超声振动辅助成形本构模型理论及实验研究[D];上海交通大学;2015年
3 袁江波;超声振动拉丝机理及实际应用实验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 尹天津;超声振动辅助铣削机理及实验研究[D];山东大学;2010年
5 李继云;钛合金超声振动深孔研磨机理及其表面加工质量研究[D];西安石油大学;2010年
6 张宏;钛及钛合金丝的超声振动拉拔仿真及实验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 陶镛光;钛合金轴向超声振动车削数值模拟与实验研究[D];南昌航空大学;2014年
8 马列;超声振动外圆珩磨技术及机理研究[D];西南石油大学;2014年
9 张伟;超声振动外圆珩磨仿真及装置研究[D];西南石油大学;2015年
10 周雪钢;氮化硅陶瓷超声振动磨削机理及表面质量研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
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