本文提出将超声振动施加于磨料水射流加工过程,增强射流脉动行为,改善磨料水射流流场分布和磨料分布状态,提高磨料运动速度和磨料利用率,增强磨料水射流加工能力和加工效率。研究了超声振动辅助磨料水射流脉动行为规律。研究了喷嘴轴向超声振动、喷嘴内孔壁面超声变形振动等两种激励方式下射流的脉动行为规律。研究结果表明,喷嘴内孔壁面超声变形振动所产生的射流脉动行为效果较好,射流在喷嘴内外都存在交替变化的高压区和低压区,其在喷嘴轴线和出口处的速度脉动幅度较大。研究了喷嘴内孔壁面超声变形振动激励方式下磨料在射流中的运动轨迹,结果表明,超声振动辅助磨料水射流中的磨料在运动中产生了周期性积聚和分散,有利于提高材料的去除效率。研制了超声振动辅助磨料水射流加工装置。设计了超声振动辅助磨料水射流喷嘴,并对其进行了模态分析和谐振响应分析。实验测量了超声喷嘴的实际工作频率和振幅,测量结果表明所设计的超声喷嘴符合加工要求。实验研究了超声振动辅助磨料水射流脉动行为规律。结果表明,超声振动增强磨料水射流的脉动行为,增大了射流平均冲击力,使射流实际脉动频率增加,脉动幅度增大,有利于提高磨料水射流的加工效率。同时射流压力越大,脉动幅度越小研究了超声振动辅助磨料水射流脉动行为对加工机理的影响机制。建立了超声振动辅助磨料水射流冲蚀硬脆材料脆塑转变磨料冲蚀动能临界判据和冲蚀坑纵向半径理论模型。模拟研究了射流脉动行为对陶瓷材料变形、应力和应变分布的影响规律。结果表明,射流速度和射流压力的脉动行为导致了硬脆材料变形、应力和应变分布规律发生脉动,其脉动趋势与射流脉动规律基本一致,但存在相位差。模拟研究了单颗粒、多颗粒磨料冲蚀时硬脆材料的变形规律。结果表明,八面体较球状磨料更容易嵌入工件,且冲蚀深度较大。多颗粒磨料冲蚀陶瓷材料时,工件的变形量产生了叠加,平行磨料冲蚀时应力和应变范围产生了叠加,顺序磨料冲蚀时应力和应变范围没叠加反而减小。实验研究了超声振动辅助磨料水射流冲蚀氧化铝陶瓷和玻璃的加工表面形貌与材料去除机理,建立了超声振动辅助磨料水射流冲蚀氧化铝陶瓷和玻璃的冲蚀深度和材料去除量实验预测模型。结果表明,超声振动提高了磨料水射流的加工能力,施加超声振动后氧化铝陶瓷和玻璃的冲蚀深度和材料体积去除量均增加。超声振动辅助磨料水射流加工氧化铝陶瓷和玻璃的材料的主要去除机理是塑性去除。射流压力和靶距对材料去除量和冲击坑深度的影响最大,振幅次之,磨料粒径影响最小。