电磁驱动冲击试验装置的研发及应用

发布时间：2017-09-10 16:35

  本文关键词：电磁驱动冲击试验装置的研发及应用

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【摘要】：喷丸技术是广泛应用的表面处理工艺,利用大量弹丸喷射在零件表面形成残余压应力层,提高疲劳强度,从而延长疲劳寿命。喷丸工艺参数设定主要依赖于操作人员经验,处理效果得不到保证。为改变现状,提出了新的参数设定方案。基于ANSFOT软件仿真参数,设计制作了用于单颗弹丸撞击实验的电磁驱动冲击装置。利用ABAQUS软件对冲击实验进行模拟,数值结果与实验结果基本一致。本文开发的冲击装置可为喷丸参数的准确量化提供技术支撑。具体工作如下:1.基于ANSFOT有限元软件建立了弹丸直线发射模型,对两种规格弹丸的电磁驱动发射规律进行研究,考察了驱动线圈的匝数与长度、弹丸发射初始位置、电容的初始电压与电容量对弹丸出射速度的影响,得到了适用于电磁发射部分的相关参数。2.基于电磁感应原理结合数字示波器设计制作了弹丸测速器,并通过改变磁感应线分布提高了测量精度。由测速器得到的弹丸速度与ANSFOT模拟数据有较高吻合度,证明了ANSFOT数值模拟弹丸发射过程的可行性。3.基于ANSFOT软件模拟所得参数,设计并制作了实验装置的弹丸发射部分。弹丸发射部分、测速器、电路控制系统和夹具部分共同组成了电磁驱动冲击实验装置,并通过了冲击实验验证了其功能。4.利用电磁驱动冲击实验装置,进行了单颗弹丸在不同的入射速度和角度下冲击无氧铜靶体的实验,并利用基恩士显微测量系统采集了冲击弹坑的三维形貌。基于嵌入了无氧铜本构模型(用户材料子程序VUMAT)的ABAQUS/Explicit软件,对弹丸冲击靶体试验进行了有限元模拟,数值结果与实验数据具有较高的一致性。
【关键词】：电磁驱动 冲击实验 有限元模拟 弹坑形貌 无氧铜
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG668
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 喷丸技术概述10-13
• 1.1.1 喷丸技术研究背景和意义10-11
• 1.1.2 喷丸技术国内外现状11-13
• 1.2 电磁驱动冲击装置概述13-14
• 1.2.1 电磁驱动冲击装置背景和意义13
• 1.2.2 电磁驱动国内外现状13-14
• 1.3 弹丸测速技术概述14-16
• 1.3.1 弹丸测速研究背景和意义14-15
• 1.3.2 弹丸测速现状15-16
• 1.4 本文主要工作16-17
• 第2章 基于ANSFOT软件的电磁发射仿真17-37
• 2.1 ANSFOT软件介绍17-19
• 2.1.1 MAXWELL 2D瞬态磁分析理论基础17-19
• 2.2 电磁发射模型仿真19-36
• 2.2.1 理论模型讨论19-21
• 2.2.2 电磁发射模型规划21-24
• 2.2.3 弹丸1发射仿真24-33
• 2.2.4 弹丸1发射参数选取33-35
• 2.2.5 弹丸2发射参数选取35-36
• 2.3 小结36-37
• 第3章 冲击试验台的搭建和应用37-56
• 3.1 冲击试验台的搭建37-43
• 3.1.1 前言37
• 3.1.2 发射器装置的构造37-38
• 3.1.3 弹丸测速装置的构建38-42
• 3.1.4 示波器的使用42-43
• 3.2 冲击实验台的应用43-55
• 3.2.1 验证试验台可行性43-49
• 3.2.2 冲击试验的实施49-51
• 3.2.3 冲击试验结果51-55
• 3.3 小结55-56
• 第4章 有限元分析与实验对比56-73
• 4.1 有限元模型分析56-62
• 4.1.1 四分之一模型分析57-60
• 4.1.2 二分之一模型分析60-62
• 4.2 实验与模拟结果对比62-72
• 4.2.1 结果对比示例62-64
• 4.2.2 圆球尖端模拟与实验对比64-68
• 4.2.3 圆柱尖端模拟与实验对比68-72
• 4.3 小结72-73
• 第5章 结论与展望73-75
• 5.1 结论73
• 5.2 展望73-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果79

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本文编号：825426