Моделирование ультразвуковых инструментов для раскроя сотовых панелей из алюминия и арамида (кевлара)

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Сотовые панели из алюминия и композиционных материалов – арамида, или кевлара, широко используются в авиационной, космической, автомобильной и других областях благодаря своим уникальным характеристикам: высокой прочности и жесткости, низкой плотности и хорошим теплоизоляционным свойствам. При этом механическая обработка изделий из сотовых материалов сопряжена с рядом трудностей, и одной из технологий, позволяющих эффективно решать задачи раскроя изделий из сотовых материалов, является ультразвуковая резка. В данной работе с помощью метода конечных элементов исследуются необходимые для проектирования частотные свойства инструментов для ультразвуковой резки изделий из сотовых материалов с рабочими частотами около 20 кГц с различными геометрическими параметрами для реализации раскроя различных вариантов сотовых конструкций. Приведены результаты анализа зависимостей волновых размеров специализированных треугольных и дисковых ультразвуковых инструментов от особенностей геометрии, представлены экспериментальные результаты для ряда разработанных вариантов.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

А. Вьюгинова

СПбГЭТУ “ЛЭТИ”

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: aavyuginova@etu.ru
Ресей, ул. проф. Попова 5, Санкт-Петербург, 197022

С. Вьюгинов

ООО “ИНЛАБ – Ультразвук”

Email: inlab@utinlab.ru
Ресей, ул. Чугунная 20, Санкт-Петербург, 194044

А. Новик

ООО “ИНЛАБ – Ультразвук”

Email: novik.jr@gmail.com
Ресей, ул. Чугунная 20, Санкт-Петербург, 194044

Әдебиет тізімі

  1. Розенберг Л.Д., Казанцев В.Ф., Макаров Л.О., Яхимович Д.Ф. Ультразвуковое резание. М.: Изд-во АН СССР, 1962.
  2. Борун Г.М., Поляков З.И. Величина разрежения в зоне резания ультразвукового инструмента // Акуст. журн. 1963. Т. 9. С. 231–232.
  3. Ганева Л.И., Голямина И.П., Марголин В.С. Механическое сопротивление нагрузки при ультразвуковом резании хрупких материалов // Акуст. журн. 1973. Т. 19. С. 542–530.
  4. Меркулов Л.Г., Харитонов А.В. Теория и расчет составных концентраторов // Акуст. журн. 1959. Т. 5. № 2. С. 183–190.
  5. Сазонов И.А. Расчет трансформирующих свойств концентраторов продольных колебаний // Акуст. журн. 1988. Т. 34. № 1. С. 182–185.
  6. Саркисян А.А., Саркисян С.О. Собственные колебания микрополярных упругих гибких пластин и пологих оболочек // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 2. С. 139–151.
  7. Коробов А.И., Изосимова М.Ю., Агафонов А.А., Кокшайский А.И., Жостков Р.А. Упругие волны в цилиндрических металлических клиньях с разной геометрией // Акуст. журн. 2020. Т. 66. № 3. С. 251–257.
  8. Yadav S., Gupta A. Parametric Study of Driver and Reflector of Single Axis Acoustic Levitator using Finite Element Method // Acoust. Phys. 2020. V. 66. № 3. P. 242–249.
  9. Zhang Y., Shen Y., Lu Z. Design of an Ultrasonic Pointed Cutter // Appl. Mech. and Mat. 2014. V. 494–495. P. 569–572.
  10. Wu X., Hu X., Yu B., Ji H., Lu Z., Xia X. Design of ultrasonic cutting tool for an ultrasonic assisted cutting process of Nomex honey-comb materials based on substitution method [in Chinese] // China Mech. Eng. 2015. V. 26. P. 809–813.
  11. Xia Y., Zhang J., Wu Z., Feng P., Yu D. Study on the Design of Cutting Disc in Ultrasonic-assisted Machining of Honeycomb Composites // Conf. Ser.: Mat. Sci. Eng. 2019. V. 611. P. 012032.
  12. Sun J., Dong Z., Wang X., Wang Y., Qin Y., Kang R. Simulation and experimental study of ultrasonic cutting for aluminum honeycomb by disc cutter // Ultrasonics. 2020. V. 103. P. 106102.
  13. Sun J., Kang R., Qin Y., Wang Y., Feng B., Dong Z. Simulated and experimental study on the ultrasonic cutting mechanism of aluminum honeycomb by disc cutter // Com. Struct. 2021. V. 275. P. 114431.
  14. Sun J., Kang R., Guo J., Dong Z., Wang Y. Study on Machining Quality of Aluminum Honeycomb in Ultrasonic Cutting by Disc Cutter. // ASME. J. Manuf. Sci. Eng. 2023. V. 145. P. 051009.
  15. Hu X.P., Yu B.H., Li X.Y., Chen N.C. Research on Cutting Force Model of Triangular Blade for Ultrasonic Assisted Cutting Honeycomb Composites // Procedia CIRP. 2017. V. 66. P. 159–163.
  16. Xiang D., Wu B. Yao Y., Liu Z., Feng H. Ultrasonic longitudinal-torsional vibration-assisted cutting of Nomex honeycomb-core composites // J. Adv. Manuf. Technol. 2019. V. 100. P. 1521.
  17. Kang D., Zou P. Wu H., Duan J., Wang W. Study on ultrasonic vibration–assisted cutting of Nomex honeycomb cores // J. Adv. Manuf. Technol. 2019. V. 104. P. 979.
  18. Wang Y., Wang X., Kang R., Sun J., Jia Z. Dong Z. Analysis of Influence on Ultrasonic-assisted Cutting Force of Nomex Honeycomb Core Material with Straight Knife [in Chinese] // J. Mech. Eng. 2017. V. 53. P. 73.
  19. Ahmad S., Zhang J., Feng P., Yu D., Wu Z., Ke M. Research on Design and FE Simulations of Novel Ultrasonic Circular Saw Blade (UCSB) Cutting Tools for Rotary Ultrasonic Machining of Nomex Honeycomb Composites // 2019 16th Int. Bhurban Conf. Appl. Sci. Tech. (IBCAST), Islamabad, Pakistan. 2019. P. 113.
  20. Vakilinejad M., Olabi A. Gibaru O., Botton B. Geometrical error improvement of Aramid honeycomb workpieces in robot-based triangular knife ultrasonic cutting process // J. Adv. Manuf. Tech. 2020. V. 110. P. 523.
  21. Ma K., Wang J., Zhang J., Feng P., Yu D., Ahmad S. A force-insensitive impedance compensation method for giant magnetostriction ultrasonic cutting system of Nomex honeycomb composites // Com. Struct. 2022. V. 294. P. 115708.
  22. Vjuginova A.A., Durukan Y., Vjuginov S.N., Novik A.A. Design and Simulation of Ultrasonic Triangular Blades for Honeycomb Structures Cutting // 2021 IEEE Conf. of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus), St. Petersburg, Moscow, Russia, 2021, P. 1293–1296.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Cutting aramid with an ultrasonic knife: (a) – a triangular knife, (b) – a disc knife.

Жүктеу (55KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. The geometry of the ultrasonic instruments under consideration: (a) a triangular knife, (b) a disc knife.

Жүктеу (16KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. The considered modes of vibrations of ultrasonic instruments: (a) – a triangular knife, (b) – a disco knife.

Жүктеу (18KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Manufactured ultrasonic instruments: (a) – variants of manufactured triangular ultrasonic knives, (b) – variants of manufactured disk ultrasonic knives.

Жүктеу (24KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Dependence of the wave length of the triangular knife on the relative length of the cutting part in comparison with the experimental results.

Жүктеу (12KB)
Метадеректер
7. Fig. 6. Dependences of the wave length of a triangular knife on the relative length of the cutting part with a variable parameter of the end width.

Жүктеу (32KB)
Метадеректер
8. Fig. 7. Dependence of the wave length of the disc knife on the ratio of tool diameters in comparison with the experimental results.

Жүктеу (26KB)
Метадеректер

© The Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».