基于声悬浮的金属液滴超声聚焦内加工方法研究

发布时间：2022-12-11 17:05

　　21世纪是新型材料及微型机械加工技术迅速发展的时代,多种新型材料加工方式也应运而生。其中,以内加工为主的新型智能材料加工成为当今研究的重点及难点。同时,在飞秒激光加工透明材料方面,内加工已经得到广泛的应用和研究。但是,现代微机电系统（MEMS）和黑色系金属及非透明材料的内加工工艺技术,依然使用传统的微结构层层键合或多种材料堆叠的制造加工方法,以达到材料内部结构成型的效果;在材料选取方面,多选用透明材料作为加工的基底材料,所受加工材料局限性也比较大。在医学领域中,高强度聚焦超声加工（HIFU）已运用到生物组织材料当中,其工作原理是利用超声聚焦定位技术,将超声“刀具”直接深入生物组织内部,定点精准切除病变的组织。由于MEMS、智能材料内加工技术有巨大的潜在应用价值,从而引出本文的研究核心,即本文提出的声悬浮相控聚焦内加工是建立在金属等非透明材料内部直接加工形成微结构的加工研究方法。全文的研究内容如下:第一章为背景意义及国内外研究现状。首先介绍了内加工的背景及意义,以及内加工的应用价值;随后介绍了内加工在非透明材料内部加工方法,即飞秒激光内加工透明电介质材料制作连续中空微通道的过程;研究了内... 

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 金属空心球的研究现状
        1.2.2 内加工的研究现状
        1.2.3 声悬浮技术的研究现状
    1.3 论文的研究内容
    1.4 论文的课题来源
第2章 声悬浮与相控阵超声聚焦点定位理论基础
    2.1 超声驻波悬浮理论
        2.1.1 理想流体中的声波方程
        2.1.2 超声辐射力基础理论
    2.2 超声相控阵聚焦理论
        2.2.1 声波的干涉
        2.2.2 超声聚焦理论研究
        2.2.3 相控阵聚焦点延时误差研究
        2.2.4 相控阵聚焦点特性精度理论分析
    2.3 相控阵聚焦点定位仿真分析
        2.3.1 相控阵聚焦点仿真模型建立
        2.3.2 相控阵聚焦点定位精度仿真试验
    2.4 本章小结
第3章 金属液滴内部超声聚焦空化成型理论与规律研究
    3.1 引言
    3.2 液滴声聚焦空化理论研究
        3.2.1 空化现象的分类
        3.2.2 液体内声空化阈值分析
        3.2.3 不同材料空化阈值差别分析
    3.3 金属液滴内部声空化核理论分析
        3.3.1 液滴内部空化核成型过程
        3.3.2 液滴内部空化核大小影响因素
        3.3.3 声聚焦空化泡动力学研究
        3.3.4 Rayleigh-Plesset空化泡动力学数值解
    3.4 声聚焦点空化成型的仿真
        3.4.1 超声针共振诱导液滴向空化泡转化仿真
        3.4.2 声聚焦点空化泡形成过程数值仿真
    3.5 本章小结
第4章 金属液滴内部空腔超声针加工试验研究
    4.1 实验研究方法及系统搭建
        4.1.1 实验研究方法
        4.1.2 研究对象及实验设备
        4.1.3 声悬浮系统的搭建
    4.2 主要实验步骤
    4.3 实验现象及结果分析
        4.3.1 声悬浮液滴形态变化规律
        4.3.2 超声针空化泡实验结果
        4.3.3 超声空化泡共振系统实验研究
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3719166