基于有限元法的陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损机理研究

发布时间：2024-11-02 14:48

　　喷砂嘴广泛应用于机械、石油、化工、汽车、船舶和冶金等行业,是进行各种表面强化、表面喷涂、表面清洗、表面改性和喷射切割等机械设备上的关键部件之一,同时也是主要耐磨易损部件。目前在喷砂处理中,陶瓷喷砂嘴应用较为广泛,其主要失效形式为冲蚀磨损。通过研究陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损,为有效地控制和减少冲蚀磨损造成的损耗,提高喷砂嘴的使用寿命具有重要意义。 本文从喷砂处理工艺的具体生产实际出发,通过研究磨料的运动方式,根据碰撞定义与分类,确定了磨料碰撞喷砂嘴属于低速碰撞。根据喷枪和喷砂嘴的具体结构,建立了单粒子冲蚀磨损模型,并进行了喷砂嘴材料受力的理论分析,结合材料磨损性能和冲蚀机理等方面的研究,运用有限元分析软件对喷砂嘴内部磨料颗粒的运动进行模拟,通过分析磨料颗粒与喷砂嘴内壁的碰撞行为,进行喷砂嘴应力分析,并充分考察各因素对冲蚀磨损的影响。 运用有限元软件作为研究手段,对特定结构和材料的喷砂嘴进行了有限元模拟。并且以SiC磨粒冲蚀B4C陶瓷靶板为例,结合脆性材料的冲蚀特性,验证了此类有限元模型的有效性。研究了冲蚀角对冲蚀磨损率的影响,从系统能量的角度分析模型的的局部应力、能量分布情况,再现了...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损研究现状
        1.2.2 有限元法相关研究
        1.2.3 冲蚀磨损的有限元法研究
    1.3 本课题研究的目的、意义及主要研究内容
        1.3.1 研究的目的及意义
        1.3.2 本课题研究主要内容
第2章 喷砂嘴冲蚀磨损模型
    2.1 陶瓷材料冲蚀理论
    2.2 陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损模型研究
    2.3 影响冲蚀磨损的因素的研究
        2.3.1 冲蚀条件的影响
        2.3.2 磨料性能的影响
        2.3.3 喷砂嘴材料性能对冲蚀磨损的影响
        2.3.4 其它影响因素研究
    2.4 本章小结
第3章 陶瓷喷砂嘴冲蚀过程应力分析
    3.1 喷砂设备及工作原理
    3.2 磨料颗粒对喷砂嘴内壁的碰撞研究
        3.2.1 碰撞的定义及分类
        3.2.2 磨料颗粒对喷砂嘴内壁的碰撞
    3.3 单粒子冲蚀磨损物理模型
    3.4 喷砂嘴受力分析
    3.5 本章小结
第4章 喷砂嘴冲蚀过程应力有限元分析
    4.1 软件选择及特点
        4.1.1 ANSYS/LS-DYNA 简介
        4.1.2 ANSYS/LS-DYNA 求解过程介绍
    4.2 有限元模型建立及网格划分
        4.2.1 有限元模型建立
        4.2.2 材料参数确定
        4.2.3 接触选择设定
        4.2.4 加载、约束和初速度设定
    4.3 模型求解及分析
        4.3.1 模型求解设置
        4.3.2 材料失效准则及冲蚀磨损率估计
        4.3.3 模型求解分析
    4.4 本章小结
第5章 陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损影响因素的研究
    5.1 磨粒冲蚀速度对冲蚀磨损率的影响
    5.2 冲蚀角度对冲蚀磨损率的影响
    5.3 磨料粒度对冲蚀磨损率的影响
    5.4 磨料硬度对冲蚀磨损率的影响
    5.5 尖角粒子冲蚀磨损研究
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
附录
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本文编号：4009678