自振脉冲空化射流冲击强化6061铝合金及其声发射特征研究
发布时间：2023-02-26 09:09
近年来,表面强化技术已广泛应用于各个工业领域,以提高零部件材料表面硬度、强度和耐磨性。铝合金由于低硬度及易磨损性能在医用、航空和汽车行业发展受到了限制。水射流喷丸技术对材料表面损伤较小,并且成本低廉、绿色环保,逐渐成为表面处理领域中研究热点。自振脉冲空化射流利用腔室内连续射流与碰撞壁发生碰撞产生扰动并反馈形成驻波,实现峰值共振现象,形成伴有大量空化核的脉冲射流。其在常压和高围压下能够产生比连续射流更高瞬时冲击压和更强空化效果,在增强金属材料表面机械性能等方面独具优势。本文主要从理论分析、数值模拟和试验研究三个方面针对6061铝合金进行了自振脉冲空化射流强化金属表面的研究。具体内容如下:(1)为了提高6061铝合金表面机械性能,确定了试验的总体参数和需求,改进了试验装置与平台,重点考察射流工作压力和冲击作用时间等主要参数对试样表面的影响。通过对试验前后表层硬度、粗糙度及微观形貌的表征,利用水锤效应和空泡溃灭的原理共同作用材料表面进行分析,综合探究自振脉冲空化射流对6061铝合金表面机械性能的作用机理。试验结果表明在初始压力20 MPa,冲击时间3 min,靶距20 mm时自振脉冲空化射流...
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景
1.3 表面强化技术
1.3.1 机械喷丸工艺
1.3.2 超声喷丸工艺
1.3.3 激光喷丸工艺
1.3.4 水射流喷丸工艺
1.4 国内外水射流表面强化技术发展现状
1.5 本课题意义及主要研究内容
1.5.1 研究意义
1.5.2 主要研究
2 自振脉冲空化射流基本理论及强化原理
2.1 自振脉冲空化射流射流特性研究
2.1.1 脉冲射流产生方式
2.1.2 自振脉冲空化射流发生原理
2.1.3 自振脉冲空化射流有效反馈的条件
2.2 自振脉冲空化射流装置
2.3 自振脉冲空化射流强化原理
2.3.1 高压水射流的结构特性及强化原理
2.3.2 空化射流强化原理
2.4 本章小结
3 自振脉冲空化射流强化6061 铝合金的试验研究
3.1 引言
3.2 试验目的和方法
3.3 试验材料和试验装置
3.3.1 试验材料和步骤
3.3.2 试验装置
3.3.3 评估方法
3.4 结果及讨论
3.4.1 表面微观形貌
3.4.2 表面粗糙度
3.4.3 表面硬度分布
3.5 本章小结
4 自振脉冲空化射流冲击强化6061 铝合金数值模拟
4.1 引言
4.2 LS-DYNA方法简介
4.2.1 软件介绍
4.2.2 LS-DYNA基础理论
4.2.3 ANSYS/LS-DYNA程序分析流程
4.3 冲击过程有限元仿真
4.3.1 物理模型
4.3.2 基本假设
4.3.3 算法及模型
4.3.4 几何模型和网格划分
4.3.5 设置边界条件
4.4 计算结果及分析
4.4.1 冲击变形形态分析
4.4.2 应力损伤分析
4.5 本章小结
5 声发射检测自振脉冲射流冲击铝合金试验研究
5.1 引言
5.2 试验装置与材料
5.2.1 试验装置
5.2.2 试验材料
5.2.3 试验内容
5.3 自振脉冲空化射流冲击6061 铝合金声发射信号分析
5.3.1 自振脉冲空化射流冲击6061 铝合金声发射信号时频特征分析
5.3.2 自振脉冲空化射流冲击6061 铝合金声发射信号能量分析
5.4 连续射流与脉冲空化射流冲击6061 铝合金声发射信号异同
5.4.1 连续射流脉冲空化射流冲击6061 铝合金声发射信号时频特点比较
5.4.2 连续射流与脉冲射流冲击6061 铝合金声发射信号能量比较
5.5 自振脉冲空化射流冲击6061 铝合金与砂岩声发射信号异同
5.5.1 材料破坏形式
5.5.2 声发射信号频域特点分析
5.5.3 能量耗散特性
5.6 本章小结
6 总结与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的科研成果
1 发表论文
2 参与课题
致谢
本文编号：3750250
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景
1.3 表面强化技术
1.3.1 机械喷丸工艺
1.3.2 超声喷丸工艺
1.3.3 激光喷丸工艺
1.3.4 水射流喷丸工艺
1.4 国内外水射流表面强化技术发展现状
1.5 本课题意义及主要研究内容
1.5.1 研究意义
1.5.2 主要研究
2 自振脉冲空化射流基本理论及强化原理
2.1 自振脉冲空化射流射流特性研究
2.1.1 脉冲射流产生方式
2.1.2 自振脉冲空化射流发生原理
2.1.3 自振脉冲空化射流有效反馈的条件
2.2 自振脉冲空化射流装置
2.3 自振脉冲空化射流强化原理
2.3.1 高压水射流的结构特性及强化原理
2.3.2 空化射流强化原理
2.4 本章小结
3 自振脉冲空化射流强化6061 铝合金的试验研究
3.1 引言
3.2 试验目的和方法
3.3 试验材料和试验装置
3.3.1 试验材料和步骤
3.3.2 试验装置
3.3.3 评估方法
3.4 结果及讨论
3.4.1 表面微观形貌
3.4.2 表面粗糙度
3.4.3 表面硬度分布
3.5 本章小结
4 自振脉冲空化射流冲击强化6061 铝合金数值模拟
4.1 引言
4.2 LS-DYNA方法简介
4.2.1 软件介绍
4.2.2 LS-DYNA基础理论
4.2.3 ANSYS/LS-DYNA程序分析流程
4.3 冲击过程有限元仿真
4.3.1 物理模型
4.3.2 基本假设
4.3.3 算法及模型
4.3.4 几何模型和网格划分
4.3.5 设置边界条件
4.4 计算结果及分析
4.4.1 冲击变形形态分析
4.4.2 应力损伤分析
4.5 本章小结
5 声发射检测自振脉冲射流冲击铝合金试验研究
5.1 引言
5.2 试验装置与材料
5.2.1 试验装置
5.2.2 试验材料
5.2.3 试验内容
5.3 自振脉冲空化射流冲击6061 铝合金声发射信号分析
5.3.1 自振脉冲空化射流冲击6061 铝合金声发射信号时频特征分析
5.3.2 自振脉冲空化射流冲击6061 铝合金声发射信号能量分析
5.4 连续射流与脉冲空化射流冲击6061 铝合金声发射信号异同
5.4.1 连续射流脉冲空化射流冲击6061 铝合金声发射信号时频特点比较
5.4.2 连续射流与脉冲射流冲击6061 铝合金声发射信号能量比较
5.5 自振脉冲空化射流冲击6061 铝合金与砂岩声发射信号异同
5.5.1 材料破坏形式
5.5.2 声发射信号频域特点分析
5.5.3 能量耗散特性
5.6 本章小结
6 总结与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的科研成果
1 发表论文
2 参与课题
致谢
本文编号：3750250
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3750250.html
