超声波振动

摘要： 超声波疲劳试验是获得焊接接头超高周疲劳强度的实用方法.目前还没有有效方法能够预测和评估任意焊接接头形式的超声超高周疲劳寿命.文中提出了一种超声简谐共振条件下,评估焊接接头疲劳寿命的瞬态结构应力法,以及超声超高周疲劳主S-N曲线拟合方法.基于已公开的300个焊接接头试验数据,拟合了铝合金焊接接头20 kHz超高周主S-N曲线.通过共振模型瞬态仿真分析,后雨流计数获得响应等效结构应力谱,与超高周疲劳主S-N曲线预测焊接结构疲劳寿命.结果表明,结构应力集中系数不会因焊接接头受到振动或外载大小变化而改变;拟合的超高周疲劳主S-N曲线是一条新的m=16.5的窄带,将主S-N曲线法理论的适用范围拓展到了超高周区域,可用于任意接头形式的焊接结构件超声振动超高周疲劳寿命预测.

摘要： 为了研究超声波振动与热床对熔融沉积成型技术制造出的聚对苯二甲酸乙二醇酯⁃1,4⁃环己烷二甲醇酯(PETG)试件力学性能的影响,在现有熔融沉积成型设备的基础上加入超声波振动装置,通过改变超声波功率、热床温度分别获得拉伸试件和压缩试件,并对试件力学性能进行测试。结果表明,在其他成型参数相同条件下,超声波功率在0~30 W以内时,拉伸强度随着超声波功率的增加而增大,但超声波功率过大易使试件发生翘曲变形;超声波振动能提高试件的压缩强度,当其功率为12 W时,压缩强度最大;热床温度为70°C时可获得质量较好的试件,但热床温度变化对试件力学性能的影响不显著。

摘要： 利用超声波振动传递相位差检测技术可在恶劣环境下实现高准确性、低成本氢气浓度检测。当氢气浓度变化较大时被测相位差会出现跨越多周期现象,传统超声波相位检测技术只能检测出单周期2π内相位变化,针对此问题提出一种运用多频超声波相位差检测技术实现氢气浓度检测的方法,加载多频信号获得低频包络信号相位差,结合高频信号单周期相位差求得跨周期总相位差,解决了超声波相位差大于2π后出现相位差跨周期无法检测的问题,实现了基于超声波振动传递的从低浓度到高浓度直至全量程氢气浓度检测。所述方法实现了低功耗,高精度气体浓度检测,经试验证明,该方法实现了氢气在4%浓度以下测量相对误差小于2.1%,90%浓度测量相对误差小于8%。

摘要： 超声波振动碎岩技术作为解决硬岩钻进难题的新方法,其技术可行性受到国内外学者的大量验证,但是对于超声波振动下硬岩破碎机理的认识还存在不足.超声波振动下岩石表面径向响应位移与内部损伤状态存在着必然的联系,本文通过监测岩石在超声波振动过程中表面不同深度处的径向响应位移,利用应力波传播理论从能量耗散角度分析了岩石表面不同深度监测点径向响应位移的时空演化与岩石内部损伤发展的关系,得出超声波振动下岩石损伤主要由振动头高频冲击岩石造成的Hertz锥形环状裂纹和超声波振动交变应力产生的疲劳拉伸裂纹造成的,Hertz锥形环状裂纹的扩展深度为10 mm,疲劳损伤裂纹主要在10～20 mm深度处产生,超声波振动下岩石发生局部宏观破碎前存在着明显的径向响应位移征兆,岩石表面径向响应位移可以作为超声波振动下的破坏判据.本文的研究对于丰富超声波振动下硬岩的破碎机理具有重要意义.

摘要： 超声振动辅助碎岩技术以其弱化岩石强度、降低切削力、加快钻进速度等优势受到广泛关注,将超声振动技术与滚刀结合,能有效提升隧道硬岩施工滚刀破岩效率.采用颗粒流离散元软件对超声波振动辅助滚刀碎岩过程进行了模拟研究,结果表明,超声波振动能够产生周期性应力波并向岩石内部传播,在岩石的近表面区域出现较强的拉应力,有助于浅层岩石的张拉破坏.超声波振动提升了岩石内部裂纹的生成规模,加快了裂纹的生成速度,提前了裂纹初次萌生时间,对滚刀的破岩性能有良好的增益效果.超声波振动下岩石裂纹生成更加平稳,减少了跃进式破碎现象,能够避免因剧烈振动产生的冲击载荷对滚刀产生异常磨损和破坏,对延长滚刀寿命具有促进作用.

摘要： 为了揭示超声波高频振动条件下农机触土部件与土壤的相互作用力学特性,构建了该条件下农机触土部件运动理论模型,基于所建模型,分析了高频振动条件下触土部件与土壤间相互作用中的接触分离条件和冲击碎裂效应,理论上解析了超声波振动条件下触土部件碎土与降阻机理。设计建立了超声波振动触土部件土槽试验系统,试验研究了超声波高频振动条件下触土部件工作阻力和碎土特性。试验结果表明,超声波振动激励下,触土部件工作阻力比无振动状态明显降低,土壤硬度越大,其降阻率越高,当土壤硬度由1 MPa增加到4 MPa时,降阻率从22%上升到43%;在土壤含水率15%~30%范围内,含水率越低,降阻率越大,当含水率超过30%后,随含水率的增加,降阻率略有增大。由于超声波高频振动激励下工作的触土部件对土壤的冲击碎裂和能量传递作用,能够使其瞬时工作阻力的波动稳定性得到改善和获得更强的碎土作用。在土壤硬度为1 MPa时,工作阻力的波动稳定性改善不显著,随土壤硬度的增大,工作阻力波动度降低率明显增加,当土壤硬度为2.5和4 MPa时,对应工作阻力波动度降低率达37.1%和54.3%。该研究可为高频低幅振动农机触土部件应用方案的实施提供技术支撑。

摘要： 在功率超声的应用中,精确的振幅控制是决定加工质量的重要因素.传统的检测控制结构需要复杂的外部仪器或检测电路,可能存在灵活性差及非线性等问题.针对此问题,提出了一种轻量级振幅检测与控制方案.该方案采用高速AD转换器采样换能器的工作电流和电压,实时计算可以反映振幅的动态支路电流.采用现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array,简称FPGA)作为超声电源控制器,同时对换能器工作频率和动态支路电流进行闭环控制.在本设计中,超声电源工作在反谐振点以获取较高的能量传输效率.实验结果表明,该方案能够准确地控制振幅,并能在负载变化较大时稳定振幅.

摘要： 采用润湿平衡法研究了超声波作用下熔融纯锡钎料在铁基板上的反应润湿性能.通过测试锡铁体系的润湿力曲线,结合超声波的传播特性以及润湿后母材的微观形貌,对超声波作用下纯Sn钎料在母材铁片上润湿过程进行了详细描述,分析了超声波在润湿过程中起到的作用.结果表明,在Sn/石英片润湿过程中附加超声波使得其润湿力增加.在反应体系润湿力测试过程中附加超声波,能够减少钎料润湿母材的时间,增大钎料对母材的润湿力.随着超声时间和超声功率的增加钎料润湿母材的时间减小,润湿力增大,固/液界面反应加剧,界面上生成了越来越厚、越来越致密的金属间化合物,使得母材表面相对于原始表面变得粗糙,从而润湿过程更容易进行,并且母材的表面张力的减小,使得润湿力增加.

摘要： 文章透过玻纤复合材料桨叶试件的叠层结构特性分析,根据其数控加工要求把控数控加工要点,进而采用三轴超声辅助数控加工装置,确定加工装置的基本组件及功能模块后,基于桨叶试件的不同规格,创新性的应用变参数加工方法,以玻纤复合材料与金属材料各自的最优参数进行多轴数控加工,并通过实验分析,获知采用多轴数控加工装置及变参数工艺方法,可减少桨叶试件的毛刺、撕裂及孔壁粗糙度,达到了预期的数控加工效果.

摘要： 本文采用半固态机械搅拌结合超声波振动过程制备了SiC颗粒增强的Zn-Al合金复合体,研究了超声波作用下液态Zn-Al合金对SiC陶瓷颗粒的润湿机制.采用扫描电子显微镜及透射电镜观察了SiC/Zn-Al合金钎焊界面组织演化过程及界面结合类型.结果表明,超声波作用下,陶瓷颗粒表面的液态合金内产生空化作用,空化泡崩溃产生的高压对颗粒表面产生强大的冲击作用,破坏了颗粒表面吸附的气膜,使液态合金与SiC颗粒直接接触,形成润湿结合.空化作用及其产生的高温高压,提高了固体颗粒的表面能,降低了液体的表面能,使润湿角下降,促进了液态合金在颗粒表面的润湿行为.超声波作用下SiC陶瓷颗粒与液态合金之间是一种润湿结合界面.

摘要： 为了改善高浓度聚丙烯腈(PAN)溶液的静电可纺性,并改善其电纺纤维的形态结构,引进超声波振动技术对溶液进行处理,测定了溶液的电导率和流变性,并对不同振动处理后电纺纤维的形貌及密度进行了表征,分析研究振动功率和时间对溶液静电可纺性、纤维形貌及紧密度的影响规律.实验结果表明:超声波振动处理后,高浓度聚丙烯腈溶液流动性能变好,电导率增加,溶液的静电可纺性提高,且振动时间为4min,振动功率为720w时,溶液的可纺性最佳;在优化条件下,纤维直径由原来的3180.46nm减小到2594.41nm,细度不匀率由19.6％降低到15.16％;密度则由1.138g/cm3增加到1.208 g/cm3.

摘要： 利用自制的带超声波振动的摩擦实验装置,在常态和真空下,测试了PTFE基复合材料与磷青铜之间普通滑动和带有法向超声波振动情况下的滑动摩擦系数以及磨损情况,研究了环境压强和超声波振动幅值对滑动摩擦特性的影响。结果表明：环境压强对带有超声波振动的滑动摩擦系数有显著影响,随着真空度的增加,超声波振动减小摩擦的作用明显减弱。随着超声波振动幅值的增加,带有超声波振动的滑动摩擦系数减小。大气下,普通滑动时,磨损形式主要是犁削磨损;而带有超声波振动时,摩擦副之间的磨损较轻,主要以微动磨损为主。高真空下,普通滑动时,磨损以犁削磨损和粘着磨损为主,而带有超声波振动时。磨损主要以微动磨损和粘着磨损为主。

摘要： 为了细化金属材料的晶粒、提高其机械性能,本文提出了间歇式超声波振动辅助等径角挤压工艺(IU-ECAP).在实验中,将AZ31镁合金退火试样分成两组,通过Bc路径、进行4道次挤压.第1组在275°C时进行传统的ECAP实验,第2组在150°C时进行IU-ECAP实验.在第2组实验中主要研究了超声波间歇时间对热效应、材料微结构和机械性能的影响规律.结果表明,IU-ECAP工艺使得模具预热温度可以显著降低,并且通过改变超声波间歇时间、可有效地调节热效应强度.在超声波振幅为35μm、间歇时间为2s时,IU-ECAP4道次试样的真实抗拉强度达到489MPa,比同道次ECAP试样的抗拉强度高18.16％;经过4道次IU-ECAP后、晶粒由退火试样的18.69μm减小到2.01μm.研究表明,将IU-ECAP技术应用在提高材料机械性能具有良好的前景.

摘要： 为了提高微细电火花加工微孔的效率,通过一个金属片将超声波振动引入加工区域对工作液施加振动,分析研究了超声波辅助振动工作液对微细电火花加工效率的影响.试验结果表明:该方法可以有效地促进加工屑的排出,提高加工效率,减小放电间隙;同时,施振距离及传振材料等对加工效率也有显著影响.

摘要： 功率超声技术经历几十年的发展，在工农业、国防、医药卫生和环境保护各个领域已得到广泛的应用，如超声乳化、超声污水处理、超声清洗和超声焊接等等，在国民经济建设中起到重要的作用。

摘要： 研究了超声波振动作用下6061Al和2024Al合金焊缝中液态钎料的填缝过程,并分析了加热温度、焊缝预留间隙值对该过程的影响.结果表明,超声波振动作用下液态钎料的填缝行为与传统毛细填缝行为有很大差别,该条件下液态钎料在不润湿母材的基础上就迅速发生填缝过程,钎料初始液-气界面为凸状;随着填缝进行,填缝速度有所下降,填缝前沿钎料/母材界面润湿程度提高,钎料液-气界面形状转变为凹状.加热温度对超声波作用下液态钎料的填缝过程无明显影响,焊缝预留间隙值增加,钎料填缝长度减小,液-气界面形态发生变化.

摘要： 本文采用超声波辅助铺展润湿技术,进行了活性钎料在多孔材料石墨表面的动态铺展实验.通过采用高速摄像技术对超声波作用下钎料铺展过程的外部特征进行捕捉、描述和分析,研究了超声波作用下活性钎料在石墨表面的铺展行为及其机理.研究结果表明,超声波在石墨表面振幅衰减很快,这使得超声波作用下的声致铺展作用在石墨表面很难进行,但随着石墨表面的孔洞被钎料填充,振幅衰减逐渐减小,声致铺展作用逐渐加强,在超声波功率足够大的情况下,液态钎料可以在石墨表面铺展.钎料表面氧化膜是阻碍钎料铺展的关键因素,通过施加超声波可去除钎料表面氧化膜促进钎料铺展.

摘要： 本文采用超声波辅助铺展润湿技术,进行了活性钎料在多孔材料石墨表面的动态铺展实验.通过采用高速摄像技术对超声波作用下钎料铺展过程的外部特征进行捕捉、描述和分析,研究了超声波作用下活性钎料在石墨表面的铺展行为及其机理.研究结果表明,超声波在石墨表面振幅衰减很快,这使得超声波作用下的声致铺展作用在石墨表面很难进行,但随着石墨表面的孔洞被钎料填充,振幅衰减逐渐减小,声致铺展作用逐渐加强,在超声波功率足够大的情况下,液态钎料可以在石墨表面铺展.钎料表面氧化膜是阻碍钎料铺展的关键因素,通过施加超声波可去除钎料表面氧化膜促进钎料铺展.

摘要： 本文采用超声波辅助铺展润湿技术,进行了活性钎料在多孔材料石墨表面的动态铺展实验.通过采用高速摄像技术对超声波作用下钎料铺展过程的外部特征进行捕捉、描述和分析,研究了超声波作用下活性钎料在石墨表面的铺展行为及其机理.研究结果表明,超声波在石墨表面振幅衰减很快,这使得超声波作用下的声致铺展作用在石墨表面很难进行,但随着石墨表面的孔洞被钎料填充,振幅衰减逐渐减小,声致铺展作用逐渐加强,在超声波功率足够大的情况下,液态钎料可以在石墨表面铺展.钎料表面氧化膜是阻碍钎料铺展的关键因素,通过施加超声波可去除钎料表面氧化膜促进钎料铺展.

摘要： 本发明提供一种对液体施加超声波振动的小型且可进行低频的超声波振动的超声波振动子、以及使用所述超声波振动子的低频的点射丛型或洗净槽型的超声波洗净装置。超声波振动子包括：板状的压电元件(3)，具有扩展振动模式；以及振动构件(15)，由远离压电元件的主面(5)且与主面平行地配置并且与液体接触的振动面(17)、与压电元件的侧面接触而固定压电元件的压电元件收纳部(21)、及将振动面与压电元件收纳部连接的振动传递部(16)所构成，振动构件通过振动面、压电元件收纳部及振动传递部而形成围绕主面的空间，振动面通过压电元件收纳部及振动传递部使压电元件的振动传递，并在与扩展振动模式的振动方向正交的方向上振动。

摘要： 本申请提供了一种超声波振动器件，超声波振动器件的制造方法以及超声波医疗装置。超声波振动器件(2)具备在两个金属块(32、33、39、44(71、72))之间层叠多个压电单晶元件层(61(73))而成的层叠振子(41)，通过熔点为多个压电单晶元件层(61(73))的居里点的一半以下的接合金属(76)，两个金属块(32、33、39、44(71、72))和多个压电单晶元件层(61(73))分别在层叠方向上被熔融接合，从而能够实现无铅、减轻加工成本而变为廉价。

摘要： 超声波振动器件具有：外形呈多棱柱形状的层叠振子(41)，其由多个压电体(61)和多个电极板(62、63)层叠而成；绝缘部件(42、43)，其配设在层叠振子(41)的两端；外壳主体(52)，其收纳层叠振子和绝缘部件；以及加压部件(51)，其与外壳主体的开口部螺合而被紧固，将层叠振子和绝缘部件加压固定在外壳主体内；以及多个定位部件插入部(54)，其供定位部件(100)插入，该定位部件(100)在外壳主体内将层叠振子和绝缘部件保持成多棱柱形状，并且将层叠振子定位于与外壳主体的内壁非接触的位置，且将绝缘部件的一端定位于与加压部件接触的位置。

摘要： 本发明提供一种对液体施加超声波振动的小型且可进行低频的超声波振动的超声波振动子、以及使用所述超声波振动子的低频的点射丛型或洗净槽型的超声波洗净装置。超声波振动子包括：板状的压电元件3，具有扩展振动模式；以及振动构件15，由远离压电元件3的主面5且与主面5平行地配置并且与液体接触的振动面17、与压电元件3的侧面接触而固定压电元件3的压电元件收纳部21、及将振动面17与压电元件收纳部21连接的振动传递部16所构成，振动构件15通过振动面17、压电元件收纳部21及振动传递部16而形成围绕主面5的空间，振动面17通过压电元件收纳部21及振动传递部16使压电元件3的振动传递，并在与扩展振动模式的振动方向正交的方向上振动。

摘要： 超声波振动器件具有：外形呈多棱柱形状的层叠振子(41)，其由多个压电体(61)和多个电极板(62、63)层叠而成；绝缘部件(42、43)，其配设在层叠振子(41)的两端；外壳主体(52)，其收纳压电振子和绝缘部件；以及加压部件(51)，其与外壳主体的开口部螺合而被紧固，将层叠振子和绝缘部件加压固定在外壳主体内；以及多个定位部件插入部(54)，其供定位部件(100)插入，该定位部件(100)在外壳主体内将层叠振子和绝缘部件保持成多棱柱形状，并且将层叠振子定位于与外壳主体的内壁非接触的位置，且将绝缘部件的一端定位于与加压部件接触的位置。

摘要： 层叠型超声波振动器件(2)具有：层叠压电体单元(75)，其层叠多个压电体(61)和多个电极层(62、63)而使它们一体化；第一接合材料(73)，其对多个压电体(61)进行接合，在比多个压电体(61)的居里温度的一半低的第一接合温度下融化；以及第二接合材料(76)，其对层叠压电体单元(75)和两个质量块部件(42、43)进行接合，在比第一接合温度低且比驱动时的最大温度高的第二接合温度下融化。

摘要： 超声波振动器件(2)具备在两个金属块(32、33、39、44(71、72))之间层叠多个压电单晶元件层(61(73))而成的层叠振子(41)，通过熔点为多个压电单晶元件层(61(73))的居里点的一半以下的接合金属(76)，两个金属块(32、33、39、44(71、72))和多个压电单晶元件层(61(73))分别在层叠方向上被熔融接合，从而能够实现无铅、减轻加工成本而变为廉价。

摘要： 该超声波振动探针传递超声波振动，在至少一个以上的部位分别形成有晶粒直径相对较小的第1区域和晶粒直径相对较大的第2区域。超声波振动探针的制造方法，在至少一个部位分别形成晶粒直径相对较小的第1区域和晶粒直径相对较大的第2区域，以形成所述超声波振动探针的材质的晶粒粗大化温度以上的温度对所述超声波振动探针的一部分进行加热，形成所述第2区域。

摘要： 本实用新型提供一种频率可调的超声波焊头及具有其的超声波振动组件、超声波焊接机，频率可调的超声波焊头包括固定部、连接杆、蘑菇头、调节部。所述固定部的一端用于连接超声波焊接机的变幅杆；所述连接杆的一端连接在所述固定部的另一端；所述蘑菇头连接在所述连接杆的另一端；所述调节部沿着连接杆轴向可移动地套设在连接杆上。该超声波焊头通过移动调节部即可调整频率，一个超声波焊头便可满足多种焊接件的频率，大大降低了生产成本，且省去了频繁更换超声波焊头的步骤，提高了焊接效率。

摘要： 本实用新型提供一种超声波焊头及具有其的超声波振动组件、超声波焊接机，超声波焊头包括固定部、连接杆、蘑菇头。其中，固定部的一端构成为连接超声波焊接机的变幅杆，固定部上形成有第一通气孔；连接杆的一端连接在固定部的另一端；蘑菇头的一端连接在连接杆的另一端，蘑菇头上形成有与第一通气孔相连通的第二通气孔，蘑菇头的另一端形成有凹槽，凹槽用于为焊接件的焊接部分塑形。本实用新型的超声波焊头，能够将焊接件的焊接部分塑形成多种形状，从而减少用户的购买成本以及更换超声波焊头的频率。