超声珩磨时近壁面附近的空化泡在经过一系列膨胀-收缩-溃灭的泡壁运动后,会对壁面产生高温高压的空蚀作用。壁面的空蚀效果主要是受到由空化泡溃灭而产生冲击波和微射流的冲击影响。而壁面材料的形变也可能是受到空化泡溃灭压力场的作用。本论文以超声珩磨时磨削液中产生的空化泡作为研究对象,应用空化泡动力学、冲击波的界面传播和材料失效准则等理论,分析超声珩磨参数以及空化泡初始半径对空化泡溃灭压力场和冲击波的影响,并对材料失效所需冲击波和微射流的阈值进行计算。最后通过超声振动试验研究不同条件下工件材料表面受到空化泡溃灭冲击作用的表面质量变化情况。这为进一步研究超声珩磨时空化泡溃灭对固壁面的冲击作用提供了理论和试验基础。本论文的主要工作和结论如下:(1)建立了热-力耦合超声珩磨单磨粒磨削有限元模型,仿真结果表明:磨粒刃圆半径处于0.1μm和10μm左右,一定磨削深度下的磨粒刃口处切屑发生塑性去除,且磨削热效应对其具有促进作用;而磨粒刃圆半径处于1μm左右,磨粒刃口处切屑几乎没有塑性流动的现象,磨削热效应亦不明显。(2)在超声珩磨磨削区环境压力下,推导出空化泡溃灭时泡外压力场分布的数学模型,并分析空化泡体积比对最大压强的数值和位置的影响。分析得到:超声珩磨磨削区空化泡溃灭压力场对大多数壁面金属材料的影响属于弹性变形,其对壁面的空蚀作用没有直接的影响。(3)以超声珩磨时磨削液中产生的空化泡为研究对象,考虑液体表面张力,推导出空化泡最大半径的理论模型,计算得到空化泡最大半径在归一化时间为0.751时取得最大值。该数值随着声压振幅和空化泡初始半径的增加而增大,而随着珩磨压力的增大而减小。空化泡初始半径越小,其最大半径相对于其初始半径的放大倍数越大。(4)理论推导得到超声珩磨磨削区单空化泡泡能模型,并分析在一个超声周期内三个特征时刻点处,泡能受到声压振幅、珩磨压力和空化泡初始半径的影响。结果发现:对于以上三种参数均在归一化时间为0.249周围,空化泡泡能达到最大;相对于声压振幅和珩磨压力,空化泡初始半径对泡能的变化起主要的影响。结合强爆炸理论给出的爆炸能与引起的冲击波传播速度和压强的关系,在其它条件恒定不变的情况下,得到空化泡溃灭冲击波和泡能受到以上三种参数的作用趋势相同,且相应的也是空化泡初始半径对其溃灭冲击波的影响最大。(5)理论计算得到,当到达壁面时的空化泡溃灭冲击波强度大于203.77MPa时,就能使固壁面材料2024Al发生塑性变形;对应的壁面材料发生塑性变形下,需要到达固壁面的微射流速度大于262.59m/s。(6)搭建超声振动的冲击试验平台,试验发现:随着试验时间的增加,工件表面的粗糙度和维氏硬度都增加,并经过一定的快速增长后分别在不同的时间点进入缓慢递增阶段;随着超声振幅的增加,工件表面的粗糙度和维氏硬度先快速增长,在10.8μm左右达到最大值;工件表面的粗糙度与试验溶液粘滞系数的变化趋势相反,并且实验前后的工件表面的粗糙度和维氏硬度有一定的正相关性。超声振动空化泡溃灭对固壁面的冲击试验对研究超声珩磨磨削区空化泡溃灭对固壁面的冲击效果具有一定的指导意义。