多谐波振动精整动力学：系统响应与颗粒介质行为及其在环形零件高精度加工中的应用

本文提出多谐波振动精整（MHVF）新技术，通过多体动力学（MBD）与离散元法（DEM）耦合仿真及实验验证，系统揭示了设备动态响应（主振频率20–25 Hz振幅显著）及颗粒介质动能-接触势能转换机制。研究证实摆动振动对近壁区能量累积和颗粒螺旋运动的促进作用，为环形构件（如航空发动机机匣）高精度表面完整性（粗糙度、显微硬度、残余应力）提升提供了理论依据与工艺优化指南。

　　

章节亮点

颗粒介质的运动轨迹

颗粒介质的运动轨迹受振动参数和颗粒间相互作用影响。本研究记录了特定区域内16个颗粒介质在2–10秒内的绝对坐标，其运动轨迹如图13所示。在多谐波激励下，颗粒介质呈现带有轻微垂直波动的小范围圆周运动，形成螺旋复合运动。随着激励频率增加，颗粒轨迹的径向扩散程度增强，垂直方向的波动幅度增大，表明高频激励可促进颗粒介质在三维空间内的能量分布优化，从而提升对环形零件内外表面的协同加工覆盖能力。

结论

本文针对具有复杂加工特性的高性能环形零件，提出了一种新型多谐波振动精整方法。通过理论建模、数值模拟和参数分析，系统探讨了MHVF设备在不同频率和振幅响应下的动态特性及颗粒介质的动态行为，并经过实验验证。主要结论如下：

• •
  （1）研究验证了...