振動(dòng)模態(tài)復(fù)合式超聲波拉絲技術(shù)

第1 章　緒論001
1.1　超聲波拉絲概述002
1.1.1　超聲波拉絲工藝的工作原理003
1.1.2　超聲波拉絲的特點(diǎn)003
1.1.3　超聲波拉絲系統(tǒng)的組成004
1.1.4　超聲波拉絲技術(shù)的應(yīng)用005
1.2　超聲波振動(dòng)拉拔技術(shù)的國外研究現(xiàn)狀005
1.2.1　超聲波拉絲機(jī)理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究現(xiàn)狀006
1.2.2　超聲波拉絲仿真研究現(xiàn)狀009
1.2.3　超聲波拉絲實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀013
1.3　超聲波振動(dòng)拉拔技術(shù)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀017
1.4　當(dāng)前超聲波拉絲研究的主要方向和未來發(fā)展趨勢(shì)023
1.4.1　超聲波拉絲研究的主要方向023
1.4.2　超聲波拉絲的未來發(fā)展趨勢(shì)024
參考文獻(xiàn)025

第2 章　超聲換能器設(shè)計(jì)理論與超聲波作用下金屬塑性流動(dòng)機(jī)理033
2.1　超聲換能器的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)理論034
2.1.1　換能材料的選擇034
2.1.2　1/4 波長換能器的前后端蓋的設(shè)計(jì)原則035
2.1.3　1/4 波長換能器振子的設(shè)計(jì)036
2.1.4　1/4 波長變幅桿的設(shè)計(jì)037
2.2　常用截面細(xì)桿的振動(dòng)方程和應(yīng)力分布函數(shù)038
2.3　金屬在變形區(qū)內(nèi)的流動(dòng)特點(diǎn)分析040
2.4　超聲波拉絲效應(yīng)數(shù)學(xué)建模043
2.4.1　常規(guī)拉絲時(shí)塑性變形微元體力學(xué)分析043
2.4.2　非局部非線性摩擦模型045
2.4.3　微分方程的求解046
2.4.4　金屬塑性流動(dòng)速度場(chǎng)及功率平衡分析048
2.4.5　超聲波作用下拉絲效應(yīng)的數(shù)學(xué)模型051
2.5　數(shù)值計(jì)算與結(jié)果分析052
2.6　本章小結(jié)056
參考文獻(xiàn)056

第3 章　縱振模態(tài)的超聲波拉絲059
3.1　縱向超聲振動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)060
3.1.1　振動(dòng)系統(tǒng)壓電材料的選擇060
3.1.2　常用截面細(xì)桿的振動(dòng)方程和應(yīng)力分布函數(shù)061
3.1.3　換能器設(shè)計(jì)063
3.1.4　變幅桿設(shè)計(jì)065
3.1.5　模態(tài)分析066
3.1.6　諧響應(yīng)分析067
3.1.7　瞬態(tài)分析068
3.2　換能器的電學(xué)匹配與性能測(cè)試068
3.2.1　阻抗分析儀分析結(jié)果069
3.2.2　激光測(cè)振儀分析結(jié)果070
3.3　縱向超聲振動(dòng)拉絲實(shí)驗(yàn)條件071
3.4　縱向超聲振動(dòng)拉絲實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析072
3.4.1　施加超聲振動(dòng)對(duì)拉拔力的影響072
3.4.2　超聲振幅對(duì)拉拔力的影響073
3.4.3　拉拔速度對(duì)拉拔力的影響076
3.5　本章小結(jié)082
參考文獻(xiàn)083

第4 章　正交模態(tài)復(fù)合式超聲波拉絲085
4.1　正交模態(tài)復(fù)合式超聲振動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)086
4.1.1　正交模態(tài)復(fù)合式超聲振動(dòng)系統(tǒng)的換能器設(shè)計(jì)086
4.1.2　正交模態(tài)復(fù)合式超聲振動(dòng)系統(tǒng)的變幅桿設(shè)計(jì)091
4.1.3　仿真分析092
4.2　正交模態(tài)復(fù)合式超聲振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)性能測(cè)試095
4.2.1　激光測(cè)振儀測(cè)試095
4.2.2　阻抗分析095
4.2.3　不同變化規(guī)律097
4.3　正交模態(tài)復(fù)合式超聲振動(dòng)拉絲的仿真研究097
4.3.1　壓應(yīng)力分析098
4.3.2　摩擦應(yīng)力分析099
4.4　正交模態(tài)復(fù)合式超聲振動(dòng)拉拔銅絲實(shí)驗(yàn)105
4.4.1　實(shí)驗(yàn)條件105
4.4.2　正交模態(tài)復(fù)合式超聲振動(dòng)拉拔銅絲實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析105
4.5　正交模態(tài)復(fù)合式超聲振動(dòng)拉拔不銹鋼絲實(shí)驗(yàn)109
4.5.1　小功率振子正交復(fù)合式超聲波拉拔不銹鋼絲實(shí)驗(yàn)109
4.5.2　大功率振子正交復(fù)合式超聲波拉拔不銹鋼絲實(shí)驗(yàn)110
4.6　正交復(fù)合式超聲振動(dòng)拉拔鈦絲實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析111
4.7　本章小結(jié)115
參考文獻(xiàn)116

第5 章　縱扭模態(tài)復(fù)合式超聲振動(dòng)拉絲119
5.1　縱扭模態(tài)復(fù)合式超聲振動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)120
5.1.1　任意截面細(xì)桿的四端網(wǎng)絡(luò)法120
5.1.2　縱向振動(dòng)夾心式換能器與變幅桿的設(shè)計(jì)以及等效面積法122
5.1.3　縱扭復(fù)合式振動(dòng)振子的設(shè)計(jì)與分析126
5.1.4　斜槽參數(shù)變化對(duì)振子振動(dòng)狀態(tài)的影響分析127
5.1.5　縱扭模態(tài)復(fù)合式超聲振動(dòng)振子的動(dòng)力學(xué)仿真分析133
5.2　縱扭模態(tài)復(fù)合式超聲波拉絲的仿真和機(jī)理分析137
5.2.1　縱向拉拔應(yīng)力137
5.2.2　減徑區(qū)接觸應(yīng)力和摩擦應(yīng)力139
5.2.3　定徑區(qū)接觸應(yīng)力和摩擦應(yīng)力142
5.2.4　鈦及鈦合金絲的縱扭復(fù)合式超聲振動(dòng)拉拔機(jī)理分析145
5.3　縱扭模態(tài)復(fù)合式超聲波拉拔鈦絲實(shí)驗(yàn)分析151
5.3.1　縱扭模態(tài)復(fù)合式超聲振子的電學(xué)匹配152
5.3.2　縱扭模態(tài)復(fù)合式振動(dòng)對(duì)拉拔過程的影響154
5.3.3　截面減縮率對(duì)拉拔過程的影響157
5.4　本章小結(jié)158
參考文獻(xiàn)159

第6 章　多振子聚焦模態(tài)復(fù)合式超聲波拉絲161
6.1　雙振子空間交錯(cuò)式超聲振動(dòng)系統(tǒng)162
6.1.1　雙振子空間交錯(cuò)式超聲振動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理162
6.1.2　雙振子空間交錯(cuò)式超聲振動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)選用163
6.1.3　雙振子空間交錯(cuò)式系統(tǒng)的縱振模態(tài)及響應(yīng)分析166
6.1.4　雙振子空間交錯(cuò)系統(tǒng)參數(shù)對(duì)其振動(dòng)的影響170
6.1.5　雙振子空間交錯(cuò)式系統(tǒng)的彎振分析171
6.2　三振子聚焦式超聲振動(dòng)系統(tǒng)173
6.2.1　三振子聚焦式超聲振動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理174
6.2.2　三振子聚焦式功率疊加振動(dòng)拔絲系統(tǒng)設(shè)計(jì)174
6.2.3　三振子聚焦式拔絲系統(tǒng)研究與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)175
6.2.4　三振子聚焦式振動(dòng)系統(tǒng)的模型建立及分析179
6.3　超聲振動(dòng)系統(tǒng)的鈦絲拉拔實(shí)驗(yàn)研究187
6.3.1　拔絲系統(tǒng)的振動(dòng)測(cè)試及阻抗匹配187
6.3.2　鈦絲拉拔系統(tǒng)的安裝及拉拔過程測(cè)試192
6.3.3　不同拉拔條件鈦絲表面質(zhì)量196
6.4　本章小結(jié)198
參考文獻(xiàn)199

第7 章　雙模具超聲振動(dòng)拉拔系統(tǒng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究201
7.1　雙模具超聲振動(dòng)拉拔工作模式分析202
7.1.1　雙模具超聲振動(dòng)拉拔工作原理202
7.1.2　超聲振動(dòng)拉拔有限元模型建立204
7.2　超聲振動(dòng)作用對(duì)鈦絲拉拔力的影響207
7.2.1　雙模具同向振動(dòng)對(duì)鈦絲所受拉拔力的影響207
7.2.2　雙模具反向振動(dòng)時(shí)鈦絲所受拉拔力的影響210
7.2.3　不同拉拔速度下超聲振動(dòng)對(duì)拉拔力的影響213
7.2.4　超聲波振幅對(duì)鈦絲拉拔力的影響215
7.3　超聲振子性能測(cè)試216
7.3.1　超聲振子的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?16
7.3.2　縱向超聲振子的阻抗測(cè)試216
7.3.3　超聲振子的振型測(cè)試218
7.3.4　縱向超聲振子的振幅輸出特性測(cè)試219
7.4　雙模具超聲波拉絲實(shí)驗(yàn)223
7.4.1　超聲波振動(dòng)拉拔平臺(tái)的搭建223
7.4.2　不同拉拔速度下超聲波振動(dòng)拉拔實(shí)驗(yàn)225
7.4.3　不同振幅下超聲波振動(dòng)拉拔實(shí)驗(yàn)226
7.4.4　拉拔后純鈦絲表面質(zhì)量檢測(cè)227
7.5　本章小結(jié)231
參考文獻(xiàn)232