振動模態(tài)復合式超聲波拉絲技術

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　超聲波拉絲技術的應用005
1.2　超聲波振動拉拔技術的國外研究現(xiàn)狀005
1.2.1　超聲波拉絲機理與系統(tǒng)設計方法研究現(xiàn)狀006
1.2.2　超聲波拉絲仿真研究現(xiàn)狀009
1.2.3　超聲波拉絲實驗研究現(xiàn)狀013
1.3　超聲波振動拉拔技術的國內(nèi)研究現(xiàn)狀017
1.4　當前超聲波拉絲研究的主要方向和未來發(fā)展趨勢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024
參考文獻025

第2 章　超聲換能器設計理論與超聲波作用下金屬塑性流動機理033
2.1　超聲換能器的基礎設計理論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計原則035
2.1.3　1/4 波長換能器振子的設計036
2.1.4　1/4 波長變幅桿的設計037
2.2　常用截面細桿的振動方程和應力分布函數(shù)038
2.3　金屬在變形區(qū)內(nèi)的流動特點分析040
2.4　超聲波拉絲效應數(shù)學建模043
2.4.1　常規(guī)拉絲時塑性變形微元體力學分析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　金屬塑性流動速度場及功率平衡分析048
2.4.5　超聲波作用下拉絲效應的數(shù)學模型051
2.5　數(shù)值計算與結果分析052
2.6　本章小結056
參考文獻056

第3 章　縱振模態(tài)的超聲波拉絲059
3.1　縱向超聲振動系統(tǒng)設計060
3.1.1　振動系統(tǒng)壓電材料的選擇060
3.1.2　常用截面細桿的振動方程和應力分布函數(shù)061
3.1.3　換能器設計063
3.1.4　變幅桿設計065
3.1.5　模態(tài)分析066
3.1.6　諧響應分析067
3.1.7　瞬態(tài)分析068
3.2　換能器的電學匹配與性能測試068
3.2.1　阻抗分析儀分析結果069
3.2.2　激光測振儀分析結果070
3.3　縱向超聲振動拉絲實驗條件071
3.4　縱向超聲振動拉絲實驗與結果分析072
3.4.1　施加超聲振動對拉拔力的影響072
3.4.2　超聲振幅對拉拔力的影響073
3.4.3　拉拔速度對拉拔力的影響076
3.5　本章小結082
參考文獻083

第4 章　正交模態(tài)復合式超聲波拉絲085
4.1　正交模態(tài)復合式超聲振動系統(tǒng)的設計086
4.1.1　正交模態(tài)復合式超聲振動系統(tǒng)的換能器設計086
4.1.2　正交模態(tài)復合式超聲振動系統(tǒng)的變幅桿設計091
4.1.3　仿真分析092
4.2　正交模態(tài)復合式超聲振動系統(tǒng)的振動性能測試095
4.2.1　激光測振儀測試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)復合式超聲振動拉絲的仿真研究097
4.3.1　壓應力分析098
4.3.2　摩擦應力分析099
4.4　正交模態(tài)復合式超聲振動拉拔銅絲實驗105
4.4.1　實驗條件105
4.4.2　正交模態(tài)復合式超聲振動拉拔銅絲實驗結果及分析105
4.5　正交模態(tài)復合式超聲振動拉拔不銹鋼絲實驗109
4.5.1　小功率振子正交復合式超聲波拉拔不銹鋼絲實驗109
4.5.2　大功率振子正交復合式超聲波拉拔不銹鋼絲實驗110
4.6　正交復合式超聲振動拉拔鈦絲實驗結果及分析111
4.7　本章小結115
參考文獻116

第5 章　縱扭模態(tài)復合式超聲振動拉絲119
5.1　縱扭模態(tài)復合式超聲振動系統(tǒng)設計120
5.1.1　任意截面細桿的四端網(wǎng)絡法120
5.1.2　縱向振動夾心式換能器與變幅桿的設計以及等效面積法122
5.1.3　縱扭復合式振動振子的設計與分析126
5.1.4　斜槽參數(shù)變化對振子振動狀態(tài)的影響分析127
5.1.5　縱扭模態(tài)復合式超聲振動振子的動力學仿真分析133
5.2　縱扭模態(tài)復合式超聲波拉絲的仿真和機理分析137
5.2.1　縱向拉拔應力137
5.2.2　減徑區(qū)接觸應力和摩擦應力139
5.2.3　定徑區(qū)接觸應力和摩擦應力142
5.2.4　鈦及鈦合金絲的縱扭復合式超聲振動拉拔機理分析145
5.3　縱扭模態(tài)復合式超聲波拉拔鈦絲實驗分析151
5.3.1　縱扭模態(tài)復合式超聲振子的電學匹配152
5.3.2　縱扭模態(tài)復合式振動對拉拔過程的影響154
5.3.3　截面減縮率對拉拔過程的影響157
5.4　本章小結158
參考文獻159

第6 章　多振子聚焦模態(tài)復合式超聲波拉絲161
6.1　雙振子空間交錯式超聲振動系統(tǒng)162
6.1.1　雙振子空間交錯式超聲振動系統(tǒng)的結構及原理162
6.1.2　雙振子空間交錯式超聲振動系統(tǒng)參數(shù)選用163
6.1.3　雙振子空間交錯式系統(tǒng)的縱振模態(tài)及響應分析166
6.1.4　雙振子空間交錯系統(tǒng)參數(shù)對其振動的影響170
6.1.5　雙振子空間交錯式系統(tǒng)的彎振分析171
6.2　三振子聚焦式超聲振動系統(tǒng)173
6.2.1　三振子聚焦式超聲振動系統(tǒng)的結構及原理174
6.2.2　三振子聚焦式功率疊加振動拔絲系統(tǒng)設計174
6.2.3　三振子聚焦式拔絲系統(tǒng)研究與結構設計175
6.2.4　三振子聚焦式振動系統(tǒng)的模型建立及分析179
6.3　超聲振動系統(tǒng)的鈦絲拉拔實驗研究187
6.3.1　拔絲系統(tǒng)的振動測試及阻抗匹配187
6.3.2　鈦絲拉拔系統(tǒng)的安裝及拉拔過程測試192
6.3.3　不同拉拔條件鈦絲表面質量196
6.4　本章小結198
參考文獻199

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