钛合金湿喷丸强化过程的计算机模拟与分析
本文关键词：钛合金湿喷丸强化过程的计算机模拟与分析 出处：《大连理工大学》2016年硕士论文 论文类型：学位论文
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【摘要】：钛合金具有良好的综合力学性能,因而在航空航天领域得到广泛的应用,但是其抗疲劳性能和耐磨性能较差,影响航空构件的使用寿命与服役安全。喷丸强化是一种提高钛合金疲劳寿命的常用手段,其中,湿喷丸强化技术由于无污染、表面质量高等优点而极具应用前景。本文利用有限元数值模拟方法,对TC4钛合金的湿喷丸强化过程进行分析,研究了不同工艺参数的影响规律,并通过与实验对比的方法,对模型进行了验证。本文利用ABAQUS软件中耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)方法建立湿喷丸强化模型,并利用体积分数工具对欧拉域内的材料进行离散。有限元分析结果表明,湿喷丸速度在80m/s-120m/s时,最大残余压应力出现在距离板材上表面36μm处；板材表面的最大高度差会随喷丸速度增加而增加,在一定范围内增加湿喷丸速度时,最大残余压应力会随之增加；当湿喷丸速度达到120rn/s时,最大残余压应力增加的幅度较小。陶瓷弹丸尺寸对强化效果影响显著,最大残余压应力及其所处深度、压应力层厚度、表面的最大高度差均随弹丸尺寸的增加而增加,但是表面压应力却随之减小；当弹丸半径为0.35mm时,板材表面的弹坑中心出现拉应力。当其他工艺参数一定时,磨液比对湿喷丸的影响并不显著。磨液比由10%增加至20%时,最大残余压应力和粗糙度有少许增加,继续增加到30%时,则无明显变化。覆盖率在200%以内时,随覆盖率增加,板材表面的粗糙度增加,压应力层厚度在80gim-100gm左右的范围小幅增加。覆盖率在100%以内时,随覆盖率增加,最大残余压应力及其所处深度增加,覆盖率达到200%时,则无明显变化。由不同喷丸强度的实验结果与不同喷丸速度的模拟结果对比可知,随着湿喷丸强度或者速度的增加,最大残余压应力和残余压应力层的厚度略有增加。表面粗糙度的实验结果与表面高度差的模拟结果均分别随着喷丸强度或喷丸速度的增加而明显增加。不同覆盖率下的实验与模拟结果吻合较好：随着覆盖率的增加,板材中残余压应力层厚度略增加,当覆盖率大于100%后,继续增加覆盖率对最大残余压应力大小没有明显影响。覆盖率在400%内时,表面粗糙度会随着覆盖率的增加而增加。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG668
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，本文编号：1328560
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