超聲振動超細粉碎技術(shù)的理論與應用研究.pdf

1、超細粉體以其特有的優(yōu)良特性迅速受到世界各國的重視。超細粉體技術(shù)綜合性高，涉及范圍廣，研究起來比較困難。為了獲得粒度更細的粉體，世界各國對超細粉體的研究重點主要集中在超細粉碎設備的更新上，使得超細粉碎理論的發(fā)展滯后于粉碎設備的發(fā)展，超細粉碎理論的研究有還待于進一步改進和完善。
　　超細粉體是由大量微小顆粒組成的顆粒群，研究超細粉碎理論就避免不了研究顆粒的力學性能。為了研究簡便，本文以單顆粒破碎為理論研究對象，建立粉碎數(shù)學模型。根據(jù)斷

2、裂力學以及損傷力學的基本理論，研究單顆粒在粉碎過程中的應力變化、裂紋擴展條件以及相應的能耗關(guān)系。從微觀方面研究材料內(nèi)部導致晶體破碎的依據(jù)，以及使材料達到破碎所需要的剪切應力臨界值。通過上述研究，為材料的裂紋擴展以及粉碎提供了重要的理論依據(jù)。
　　超聲粉碎主要是依靠超聲波產(chǎn)生的沖擊力作用于粉碎物料，導致材料內(nèi)部產(chǎn)生損傷和裂紋并進一步擴展，最后達到粉碎的效果。超聲粉碎系統(tǒng)的優(yōu)劣主要取決于其振動位移的大小，因此變幅桿的設計就顯得極其重要

3、。本文在進行大量理論研究的基礎上，設計并制造了一個圓柱圓錐復合型變幅桿，并計算變幅桿的性能參數(shù)。通過ANSYS軟件對該圓柱圓錐復合型變幅桿進行有限元分析，分析其縱向振動位移曲線，得到變幅桿的數(shù)值模擬參數(shù)。通過分析對比，發(fā)現(xiàn)理論推導與有限元分析所得到的數(shù)據(jù)誤差不大，驗證了理論推導與有限元分析的一致性。
　　在理論研究的基礎上，通過仿真軟件ANSYS/LS-DYNA模擬超聲波沖擊固體顆粒的應力-應變過程。觀察固體顆粒的應力變化，通過仿

4、真模擬驗證利用超聲波進行超細粉碎的可行性。
　　在理論研究以及仿真模擬的基礎上，進行超聲粉碎試驗。通過改變超聲粉碎的工藝條件，驗證超聲粉碎試驗的粉碎效果。得到粉碎粒度與粉碎時間的關(guān)系變化曲線。通過改變粉碎時間、超聲功率、粉碎物料的粒度，來驗證影響超聲粉碎的工藝條件。對數(shù)據(jù)結(jié)果進行分析，確定超聲粉碎最佳的粉碎時間、顆粒大小以及超聲功率。根據(jù)試驗結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)超聲粉碎方式與表面積粉碎模型比較類似，微小顆粒逐漸從大顆粒表面脫落，最終均勻