基于超声波激振强化的软性磨粒流光整加工模拟与试验研究

为了提高软性磨粒流加工过程中的湍流强度分布均匀性与材料去除率,提出一种基于超声波激振湍流强化的软性磨粒流光整加工方法。在磨粒流约束流道内引入超声激励,利用超声波的空化效应控制流道内的流体流态。建立考虑液固及声场耦合的磨粒流加工动力学模型,对其加工过程中的流场特性进行了模拟研究,并搭建超声强化磨粒流加工试验平台进行验证。数值仿真结果表明,非定常流场可获得更为均匀的速度矢量和湍动能分布,超声波激振引起空化效应能够有效地增强软性磨粒流的湍流强度和避免加工死角的出现,同时揭示湍流增强导致磨粒流动轨迹复杂多变是加载超声波激振抑制磨粒流的过加工和粗糙度值翘尾现象形成的原因。加工试验表明,该方法可减小加工时间约6 h,能够得到更为均匀的表面质量。

超声波激振刀具镗孔机制及试验研究

介绍了超声波激振刀具镗孔的切削机制 ,研究了切削参数对表面粗糙度、圆度的影响规律 ,并考查了加工表面的冷作硬化程度。

随焊超声波激振法控制铝合金薄板焊接应力及变形

从力学角度出发提出随焊超声波激振控制高强硬铝合金薄板焊接变形的新方法,阐明其控制焊接应力及变形的机理。基于数值模拟分析,利用Marc建立铝合金薄板的随焊超声波激振热力耦合模型,找出最优焊接参数以及加载冲击与热源的最佳距离。利用自行研制的随焊超声波激振装置进行焊接试验。结果表明:激振距离为22 mm时,板长方向中截面残余拉应力峰值由常规焊的248 MPa下降到63 MPa,压应力峰值从-77 MPa降低到-27 MPa,低于薄板的临界失稳应力,薄板挠曲变形完全消失,且板边最大挠度由8.66 mm下降到0.9 mm。试验结果与模拟结果吻合较好。

超声波激振铰刀干式铰孔试验研究

通过将超声波能量施于铰刀 ,使其以超声频振动进行干式铰孔的工艺方法 ,试验研究超声波激振干式铰孔对加工精度。

基于软性磨粒流抛光超声波激振湍流强化的初步研究

在固-液两相软性磨粒流加工方法中固定的约束模块中存在湍动能和动压力的分布不均匀、加工时间偏长、加工效率偏低等问题,为解决以上问题,将超声波激振技术应用于固—液两相软性磨粒流加工中。针对超声波激振在液体中产生的压力场改变,在高幅和高频的交变压力场的激励下,分析了流场产生的周期性空化现象,建立了超声波激振与固—液两相软性磨粒流之间的关系;在软性磨粒流加工方法的基础上,提出了在约束流道中耦合超声波激振的方法,从而达到了扰动流场增强湍流强度的目的;在减少加工时间,提高加工效率和减少能耗上对新提出的方法进行了评价;通过大量的仿真,得到不同时刻约束流道内的压力、速度和湍动能分布图,并与定常流道内的压力、速度和湍动能分布图进行了对比。研究结果表明,超声波激振带来的压力场变化能够实现提高加工效率和加工质量的目的。

超声波水囊激振路基预压沉降变形特性技术研究

路基预压是通过临时堆载的方法提前给路基施加一定临时预荷载,从而达到路基土体预先排水固结,提前完成大部分沉降的方法。现有传统堆载技术主要是采用砂石料等仅靠自身重力对路基进行预压加载,不但成本高而且费时费力。文中以320国道桐乡凤鸣至大麻段某改建工程为研究对象,提出了超声波水囊预压技术对软土路基堆载预压的方法,并采用现场试验,研究了软土路基在超声波水囊激振预压作用下沉降变形的演化规律。研究表明,激振组累计沉降变形曲线呈现出先增大后趋于缓慢的变化趋势,平均累计沉降量-1.718mm,为静置组平均累计沉降量的1.46倍,最大累计沉降量为-2.995mm,与静置组最大累计沉降量相比增幅为11.13%;随着沉降变形速率趋势差值增大,累计沉降变形量差值也随之增加,二者呈显著相关性;超声波水囊预压与传统堆载预压相比能大幅缩短预压时间。研究结果可为类似工程提供一定的参考价值。

超声波扭转激振镗刀镗孔工艺的实验研究

本文阐述了超声波扭转激振镗刀镗孔工艺.对超声波振动镗孔加工的规律及机理进行了探讨.这项工艺可用于难加工材料及有色金属的深孔加工.

微反应器计算流体力学与离散元建模及调控

为了提高微反应器内部流场均匀性,抑制固相颗粒团聚,提出超声波耦合流场强化调控方法.基于计算流体力学与离散元耦合(CFD-DEM)方法,建立微反应器流体动力学模型,得到微反应器流道的多相流场分布与颗粒运动规律.对可实现k-ε湍流模型源项进行修正,得到微型反应器在超声波激振作用下的颗粒碰撞冲击效应与内部流场非线性分布特征.结合分形方法,对流道中的颗粒群混沌态分布进行定量分析.以T形汇流反应器为例,开展数值仿真研究.结果表明,超声波耦合流场强化可以提高反应器内的流场分布均匀性,对离散颗粒团聚进行有效的抑制.

超声诱导成核技术在冻结温度试验中的应用

为了解决冻结温度试验中的尺寸效应和超过冷问题,使用超声诱导成核技术和固态制冷技术研发一种测定土体冻结温度的新型试验装置。由该装置测定的NaCl溶液冻结温度与已有文献结果吻合良好,表明该装置性能稳定、精度较高。在此基础上开展不同试验方法和试样密度的土体冻结温度试验。所得结果表明,恒温环境无法保证试样均匀冻结,由此导致土样存在差异冻结状态并诱发试样尺寸效应,而线性降温冻结模式可解决该问题。为了分析不同密度下的土体微观几何特征对冻结温度的影响,使用Fourier-Voronoi(FV)算法对土体颗粒的堆积形,态进行数值重构,并使用孔隙图像识别与分析系统(PCAS)对土体孔隙特征进行量化分析。所得结果表明,孔隙最概然宽度与冻结温度的相关性最强。当土体的干密度增大时,土颗粒间隙变窄,孔隙水受毛细约束作用更强,导,致凝结核的形成更困难、过冷效应更突出。而超声波脉冲激振能促进水分子的随机运动,增加凝结核生成的概率,减弱过冷过程对冻结温度测定结果的影响。由此可见线性降温冻结模式加超声波激振技术在冻结温度试验中具备较好的应用前景。