振动模态复合式超声波拉丝技术

第1 章　绪论001
1.1　超声波拉丝概述002
1.1.1　超声波拉丝工艺的工作原理003
1.1.2　超声波拉丝的特点003
1.1.3　超声波拉丝系统的组成004
1.1.4　超声波拉丝技术的应用005
1.2　超声波振动拉拔技术的国外研究现状005
1.2.1　超声波拉丝机理与系统设计方法研究现状006
1.2.2　超声波拉丝仿真研究现状009
1.2.3　超声波拉丝实验研究现状013
1.3　超声波振动拉拔技术的国内研究现状017
1.4　当前超声波拉丝研究的主要方向和未来发展趋势023
1.4.1　超声波拉丝研究的主要方向023
1.4.2　超声波拉丝的未来发展趋势024
参考文献025

第2 章　超声换能器设计理论与超声波作用下金属塑性流动机理033
2.1　超声换能器的基础设计理论034
2.1.1　换能材料的选择034
2.1.2　1/4 波长换能器的前后端盖的设计原则035
2.1.3　1/4 波长换能器振子的设计036
2.1.4　1/4 波长变幅杆的设计037
2.2　常用截面细杆的振动方程和应力分布函数038
2.3　金属在变形区内的流动特点分析040
2.4　超声波拉丝效应数学建模043
2.4.1　常规拉丝时塑性变形微元体力学分析043
2.4.2　非局部非线性摩擦模型045
2.4.3　微分方程的求解046
2.4.4　金属塑性流动速度场及功率平衡分析048
2.4.5　超声波作用下拉丝效应的数学模型051
2.5　数值计算与结果分析052
2.6　本章小结056
参考文献056

第3 章　纵振模态的超声波拉丝059
3.1　纵向超声振动系统设计060
3.1.1　振动系统压电材料的选择060
3.1.2　常用截面细杆的振动方程和应力分布函数061
3.1.3　换能器设计063
3.1.4　变幅杆设计065
3.1.5　模态分析066
3.1.6　谐响应分析067
3.1.7　瞬态分析068
3.2　换能器的电学匹配与性能测试068
3.2.1　阻抗分析仪分析结果069
3.2.2　激光测振仪分析结果070
3.3　纵向超声振动拉丝实验条件071
3.4　纵向超声振动拉丝实验与结果分析072
3.4.1　施加超声振动对拉拔力的影响072
3.4.2　超声振幅对拉拔力的影响073
3.4.3　拉拔速度对拉拔力的影响076
3.5　本章小结082
参考文献083

第4 章　正交模态复合式超声波拉丝085
4.1　正交模态复合式超声振动系统的设计086
4.1.1　正交模态复合式超声振动系统的换能器设计086
4.1.2　正交模态复合式超声振动系统的变幅杆设计091
4.1.3　仿真分析092
4.2　正交模态复合式超声振动系统的振动性能测试095
4.2.1　激光测振仪测试095
4.2.2　阻抗分析095
4.2.3　不同变化规律097
4.3　正交模态复合式超声振动拉丝的仿真研究097
4.3.1　压应力分析098
4.3.2　摩擦应力分析099
4.4　正交模态复合式超声振动拉拔铜丝实验105
4.4.1　实验条件105
4.4.2　正交模态复合式超声振动拉拔铜丝实验结果及分析105
4.5　正交模态复合式超声振动拉拔不锈钢丝实验109
4.5.1　小功率振子正交复合式超声波拉拔不锈钢丝实验109
4.5.2　大功率振子正交复合式超声波拉拔不锈钢丝实验110
4.6　正交复合式超声振动拉拔钛丝实验结果及分析111
4.7　本章小结115
参考文献116

第5 章　纵扭模态复合式超声振动拉丝119
5.1　纵扭模态复合式超声振动系统设计120
5.1.1　任意截面细杆的四端网络法120
5.1.2　纵向振动夹心式换能器与变幅杆的设计以及等效面积法122
5.1.3　纵扭复合式振动振子的设计与分析126
5.1.4　斜槽参数变化对振子振动状态的影响分析127
5.1.5　纵扭模态复合式超声振动振子的动力学仿真分析133
5.2　纵扭模态复合式超声波拉丝的仿真和机理分析137
5.2.1　纵向拉拔应力137
5.2.2　减径区接触应力和摩擦应力139
5.2.3　定径区接触应力和摩擦应力142
5.2.4　钛及钛合金丝的纵扭复合式超声振动拉拔机理分析145
5.3　纵扭模态复合式超声波拉拔钛丝实验分析151
5.3.1　纵扭模态复合式超声振子的电学匹配152
5.3.2　纵扭模态复合式振动对拉拔过程的影响154
5.3.3　截面减缩率对拉拔过程的影响157
5.4　本章小结158
参考文献159

第6 章　多振子聚焦模态复合式超声波拉丝161
6.1　双振子空间交错式超声振动系统162
6.1.1　双振子空间交错式超声振动系统的结构及原理162
6.1.2　双振子空间交错式超声振动系统参数选用163
6.1.3　双振子空间交错式系统的纵振模态及响应分析166
6.1.4　双振子空间交错系统参数对其振动的影响170
6.1.5　双振子空间交错式系统的弯振分析171
6.2　三振子聚焦式超声振动系统173
6.2.1　三振子聚焦式超声振动系统的结构及原理174
6.2.2　三振子聚焦式功率叠加振动拔丝系统设计174
6.2.3　三振子聚焦式拔丝系统研究与结构设计175
6.2.4　三振子聚焦式振动系统的模型建立及分析179
6.3　超声振动系统的钛丝拉拔实验研究187
6.3.1　拔丝系统的振动测试及阻抗匹配187
6.3.2　钛丝拉拔系统的安装及拉拔过程测试192
6.3.3　不同拉拔条件钛丝表面质量196
6.4　本章小结198
参考文献199

第7 章　双模具超声振动拉拔系统的理论与实验研究201
7.1　双模具超声振动拉拔工作模式分析202
7.1.1　双模具超声振动拉拔工作原理202
7.1.2　超声振动拉拔有限元模型建立204
7.2　超声振动作用对钛丝拉拔力的影响207
7.2.1　双模具同向振动对钛丝所受拉拔力的影响207
7.2.2　双模具反向振动时钛丝所受拉拔力的影响210
7.2.3　不同拉拔速度下超声振动对拉拔力的影响213
7.2.4　超声波振幅对钛丝拉拔力的影响215
7.3　超声振子性能测试216
7.3.1　超声振子的实验模型216
7.3.2　纵向超声振子的阻抗测试216
7.3.3　超声振子的振型测试218
7.3.4　纵向超声振子的振幅输出特性测试219
7.4　双模具超声波拉丝实验223
7.4.1　超声波振动拉拔平台的搭建223
7.4.2　不同拉拔速度下超声波振动拉拔实验225
7.4.3　不同振幅下超声波振动拉拔实验226
7.4.4　拉拔后纯钛丝表面质量检测227
7.5　本章小结231
参考文献232