6061铝合金纯水射流冲击强化数值模拟及试验研究

发布时间：2023-06-13 19:34

　　纯水射流冲击强化相比传统喷丸强化具有可控性强的优势,可以精确控制射流速度、入射角度以及喷射位置,为强化齿根、轴肩等复杂狭窄的区域提供了可能。但是,纯水射流具有高速湍动的瞬变特性,水力冲击载荷与金属耦合机理复杂,现有的试验和理论还达不到对水锤压力和靶材应力进行准确的定性定量分析。因此,本文采用数值模拟和试验研究相结合的方式,对纯水射流冲击强化机理和冲蚀机理进行了深入研究,主要研究内容为:(1)对射入大气中的纯水射流结构进行了分析,指出纯水射流分为紧密段、核心段、破裂段和水滴段。并运用流体力学和弹塑性力学等理论知识,推导了喷嘴出口处射流速度和射流冲击时的水锤压力及滞止压力的计算公式。(2)基于纯水射流的瞬态冲击特性,运用Abaqus软件,采用CEL (拉格朗日-欧拉耦合)技术和Johnson-Cook材料本构模型,建立了 6061铝合金纯水射流冲击强化三维有限元模型。模拟了不同条件下的水锤压力和滞止压力,并与理论结果进行了对比,验证了模拟的准确性。基于塑性应变和靶材应力波分析,指出了纯水射流冲击强化时,靶材残余压应力的产生是水锤压力作用的结果,与滞止压力无关。又模拟并分析了不同强化工艺参数...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 纯水射流冲击强化技术概况
    1.3 研究内容和技术路线
2 纯水射流理论基础
    2.1 纯水射流的结构特性
    2.2 纯水射流动力特性
        2.2.1 纯水射流速度
        2.2.2 纯水射流冲击压力
    2.3 纯水射流压力分布
    2.4 本章小结
3 6061铝合金纯水射流冲击强化数值模拟
    3.1 ABAQUS方法简介
    3.2 纯水射流冲击强化模型
        3.2.1 纯水的模型
        3.2.2 靶材的模型
        3.2.3 几何模型
        3.2.4 相互作用、边界条件和载荷
        3.2.5 计算控制与求解过程
    3.3 模拟结果
        3.3.1 冲击过程
        3.3.2 水锤压力和滞止压力
        3.3.3 残余应力产生原因
        3.3.4 射流速度v对残余应力的影响
        3.3.5 射流直径d对残余应力的影响
        3.3.6 冲击时间t对残余应力的影响
        3.3.7 冲击次数n对残余应力的影响
        3.3.8 入射角度α对残余应力的影响
    3.4 本章小结
4 6061铝合金纯水射流冲蚀试验研究
    4.1 冲蚀机理
    4.2 6061铝合金纯水射流冲蚀影响因素分析
        4.2.1 射流速度v对冲蚀的影响
        4.2.2 射流移动速度vf对冲蚀的影响
        4.2.3 冲击次数n对冲蚀的影响
        4.2.4 射流入射角度α对冲蚀的影响
    4.3 本章小结
5 6061铝合金纯水射流冲击强化试验
    5.1 试验准备
    5.2 残余应力分析
        5.2.1 射流速度v对残余应力的影响
        5.2.2 射流移动速度vf对残余应力的影响
        5.2.3 冲击次数挖对残余应力的影响
    5.3 表面粗糙度分析
        5.3.1 射流速度v对粗糙度的影响
        5.3.2 射流移动速度vf对粗糙度影响
        5.3.3 冲击次数n对粗糙度影响
    5.4 硬度分析
        5.4.1 射流速度v对硬度影响
        5.4.2 射流移动速度vf对硬度影响
        5.4.3 冲击次数n对硬度影响
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历



本文编号：3833160