对超声振动辅助磨削加工中BK7光学玻璃材料表面及亚表面的微裂纹扩展过程中的交互作用进行研究, 使用维氏金刚石压头进行了BK7光学玻璃二次印压实验来模拟超声振动作用影响下单颗磨粒对光学玻璃的反复印压作用, 同时采用界面黏结法获得了不同印压载荷及印压距离下产生的压痕及微裂纹的形态特征及分布情况。实验结果表明: 在相同载荷加载情况下, 第二次印压产生的亚表面中位裂纹扩展最大深度受到侧向裂纹影响减小了30 μm, 同时侧向裂纹闭合后在光学玻璃材料表面及内部产生破碎。基于压痕断裂力学理论, 分析了准静态载荷作用下光学玻璃内部应力场的分布及应力场驱动下微裂纹的扩展机制, 对超声振动效应影响下微裂纹扩展的交互作用进行研究。结果表明: 磨削过程中使用轴向超声振动辅助, 能够有效地降低光学玻璃材料亚表面裂纹的深度, 改善亚表面及表面加工质量, 同时促进了工件材料的去除。

为了研究超声振动对飞秒激光微加工的影响，设计超声辅助装置，进行石英光纤材料的微结构加工试验。探讨不同功率的超声振动对材料加工表面质量及孔深的影响，明确超声辅助飞秒激光加工的作用机理。引入超声振动后，光纤侧面烧蚀的矩形槽壁面更为平整，残留碎屑明显减少，槽或孔的深度有所增加；在超声功率为30 W 时，孔的锥度由7.34°减小到4.17°。结果表明，超声振动能有效改善材料加工表面质量，增加加工孔的深度，提高飞秒激光的加工效率，证明超声振动对飞秒激光加工具有明显的改善作用。

采用普通磨削方式和超声振动辅助磨削方式对无压烧结SiC材料进行了磨削工艺实验, 对不同磨削方式下磨削参数对磨削力比、表面损伤及亚表面损伤的影响进行了对比研究, 并分析了超声振动磨削作用机制。实验结果显示, 该实验中SiC材料去除主要以脆性去除为主, 砂轮磨削力比随着磨削深度和进给速度的增加缓慢增加, 随着主轴转速的增加略有减小; 普通磨削时SiC工件亚表面损伤深度随着磨削深度、进给速度增加逐渐增加, 而超声振动辅助磨削变化较小。与普通磨削相比, 在相同的磨削参数下, 超声振动辅助磨削的高频冲击使材料破碎断裂情况得到改善, 且磨削力比减小近1/3, 表面裂纹、SiC晶粒脱落、剥落等表面损伤较少, 表面损伤层较浅, 亚表面裂纹数量及深度都有较大程度降低, 可以获得较为理想的表面质量。