Page 78 - 《应用声学》2023年第3期

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软件对激振片与压电振子连接位置进行设计优化。
2 激振片振动特性分析及优化
压电振子与激振片通过螺栓连接，以其安装开孔直
激振片直接激发弹丸来对工件进行强化加工， 径 D、压电振子中心轴线与激振片中心轴线距离 L
激振片所能达到的最大振幅直接影响强化加工结 作为优化参数，激振片 z 向振幅作为目标变量进行
果。采用 4 个压电振子对激振片进行激励，需考虑 优化，得到优化参数L和D 对激振片振幅A的影响，
压电振子分布对激振片振幅的影响，压电振子分布 如图4所示。
如图3所示。 由图 4可知，激振片振幅与L 呈正相关，随距离
激振片厚度为 2 mm，材料为不锈钢，直径为 L 的增大而增大，且增大速度逐渐放缓。激振片振
130 mm。为了使激振片能有较大的振幅，利用仿真 幅与 D 呈负相关，随D 的增大而减小。优化参数 L、
D 对激振片纵向振幅影响的敏感度，如图5所示。
D
40

L 30
20
10
ஐਖए -10 0

-20
图 3 压电振子阵列分布
-30
Fig. 3 Vibrator array
-40
0.17 -50
D L
0.16
图 5 各参数对压电振子纵向振幅的影响敏感度系数
0.15
A/mm 0.14 Fig. 5 Parameter sensitivity coefficient to the longi-
tudinal amplitude of the vibrator piece
0.13
0.12 根据优化设计结果得到三维帕累托分布图，如
0.11 图 6 所示。从帕累托等级 1 的结果中选择最终加工
0.10 结果。由于激振片和压电振子采用M3螺栓连接，因
0.09 此最终开孔D 取3 mm，分布距离L取51.6 mm。
42 44 46 48 50 52
L/mm
(a) L
0.1604
0.20
0.1602
0.18 0.1600
A/mm 0.1598
0.16
A/mm 0.1596
0.14
0.1594 3.004
51.52
3.005
51.56
51.60
D/mm
0.12 51.54 51.58 51.62 51.66 51.68 3.001 3.003
51.64
3.002
0.10 L/mm 51.70 51.723.000
2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 图 6 三维帕累托分布图
D/mm
Fig. 6 Three-dimensional Pareto distribution
(b) D
图 4 L、D 对激振片振幅的影响曲线 为了分析压电振子阵列型 USP强化时，弹丸冲
Fig. 4 The influence of L and D on the amplitude 击工件表面的主要区域分布，借助有限元软件进行
of the vibrator piece 仿真。对激振片与压电振子的 4 个配合面施加位移