Page 26 - 《应用声学》2023年第4期

688 2023 年 7 月

声强分布情况，将工件下表面设置为 Z = 0 mm，则 freq(1)=20000 Hz ᛫᭧὘ ঴ܦԍڤ(Pa)
工件表面处 Z = 5 mm，分别将 Z 为 0 mm、1 mm、 8.45T10 5
2 mm、3 mm、4 mm、5 mm 处的声场强度绘制成三 T10 5
8
6
维立体图，如图 11 所示。从图 11 中可以看出，在某 4
2
一时刻，工件内部的声强既存在波峰也存在波谷，由 0
-2
于工件内部存在声阻抗，声强幅值从搅拌中心向四 -4
-6
周逐渐降低，工件上表面的声强明显高于其他截面。 z -8
y x -4.94T10 5
对 UAFSW 搅拌区域的声场强度求取平均值
为 3.5 × 10 W/m ，将平均声场强度代入公式 (2)
4
2
图 10 工件表面声压分布图
即可估算出超声对搅拌区域塑性金属的软化率约
Fig. 10 Distribution of sound pressure on work-
为91%。
piece surface
freq(1)=20000 Hz ܦू (WSm -2 ) freq(1)=20000 Hz ܦू (WSm -2 )
5.02T10 4 4.43T10 4
T10 4 T10 4
5
4.0
4 3.5
3.0
3 2.5
2.0
2
1.5
1 1.0
0.5
z z
y x 1.4T10 -4 y x 0.13
(a) Z=5 mm (b) Z=4 mm
freq(1)=20000 Hz ܦू (WSm -2 ) freq(1)=20000 Hz ܦू (WSm -2 )
4.12T10 4 4.1T10 4
T10 4 T10 4
4.0 4.0
3.5 3.5
3.0 3.0
2.5 2.5
2.0 2.0
1.5 1.5
1.0 1.0
0.5 0.5
z z
y x 0.26 y x 2.06T10 -4
(c) Z=3 mm (d) Z=2 mm

freq(1)=20000 Hz ܦू (WSm -2 ) freq(1)=20000 Hz ܦू (WSm -2 )
4.71T10 4 4.11T10 4
T10 4 T10 4
4 4.0
3.5
3 3.0
2.5
2 2.0
1.5
1 1.0
0.5
z z
y x 0.15 y x 0.12
(e) Z=1 mm (f) Z=0 mm
图 11 不同深度处的声场强度
Fig. 11 Intensity of sound field at different depths