超声作用下SiC陶瓷表面振动强度分布模拟

马志鹏^1,2，张茗瑄¹，于海洋¹，许志武²，闫久春²

1. 东北石油大学材料科学与工程系2. 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室

摘 要：采用ANSYS有限元模拟软件进行超声作用下SiC陶瓷的瞬态分析及谐响应分析。利用激光测振仪对超声作用下SiC陶瓷表面的振动强度和振动分布进行了研究。结果表明:施加超声后SiC陶瓷表面的超声振动沿超声工具头向四周扩散,SiC陶瓷表面的振动强度分布迅速变化,振动首先到达距工具头较近的三个边界,随后到达较远的边界,随着超声时间的延长,SiC陶瓷表面的振动达到谐响应稳定状态。随着超声振幅的增加,SiC陶瓷表面的振动强度增加,当超声振幅为4μm时在一周期内SiC陶瓷表面振动强度幅值可达18.6μm,当超声振幅为8μm时振动强度幅值为36.6μm。施加超声后,SiC陶瓷表面振动强度在水平中心线上,沿超声工具头向右边界逐渐增大,并沿水平中心线向两边界逐渐增大;在超声的作用下,SiC陶瓷表面超声工具头圆心位置处的振动为正弦波动,沿远离工具头的方向,振动不再是正弦分布,但也呈现出正弦波动的部分特性。研究超声作用下SiC陶瓷表面的振动分布特性及传播规律,有助于掌握超声波辅助钎焊SiC陶瓷的连接方法与机理,使得超声波技术在SiC陶瓷钎焊工业中的应用成为可能。

关键词：超声波;SiC陶瓷;振动强度;钎料铺展;