混合水射流喷丸强化18CrNiMo7-6的有限元模拟
发布时间：2023-02-12 10:26
混合水射流喷丸强化作为一种金属表面改性技术,克服了材料制造过程中产生的种种缺陷,使工件表面形成理想的组织结构和残余应力分布,从而提高工件的疲劳寿命。残余应力与表面形貌作为影响工件疲劳寿命的重要因素,一般需要通过实验进行检测,并且涉及工件表面的材料去除,造成研究成本高、效率低且操作复杂。有限元模拟能够为混合水射流喷丸强化过程提供一种直观、经济又高效的研究方法。因此本文运用理论与模拟相结合的方法,对混合水射流喷丸强化时的残余应力场生成与耦合机理进行了深入研究;在保证靶材残余压应力场大小和深度的同时尽量减小表面粗糙度,对射流工艺参数进行了优化,主要的研究工作包括:(1)首先对混合水射流喷丸强化后残余应力场的生成与耦合机理进行分析,在此基础上建立了混合水射流冲击强化平面靶材后残余应力的数学模型。接下来针对混合水射流顺序喷丸时靶材表面成形机理进行研究,得到丸粒半径、丸粒速度与丸粒中心距等对表面形貌的影响规律。(2)利用ABAQUS有限元软件建立了混合水射流喷丸强化的单丸粒有限元模型,通过改变丸粒速度、半径、喷射角度以及靶材几何特征,分析靶材残余应力场、表面形貌以及等效塑性应变的变化规律。结果表明...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 混合水射流技术概述
1.2.1 分类
1.2.2 混合水射流技术发展
1.3 混合水射流喷丸强化模拟研究现状
1.4 本文主要研究内容
2 混合水射流喷丸强化机理与数学模型
2.1 混合水射流喷丸强化的残余应力场生成与耦合机理
2.1.1 混合水射流单丸粒喷丸强化的残余应力场生成机理
2.1.2 混合水射流顺序喷丸强化的残余应力场耦合机理
2.2 混合水射流喷丸强化的残余应力场数学模型
2.2.1 弹性接触的应力、应变分析
2.2.2 加载过程中的弹塑性分析
2.2.3 卸载后残余应力的计算
2.3 混合水射流顺序喷丸强化的表面形貌数学模型
2.4 本章小结
3 混合水射流单丸粒喷丸强化有限元模拟
3.1 有限元模型设置
3.1.1 几何模型及网格划分
3.1.2 材料模型
3.1.3 模型验证
3.1.4 靶材不同几何特征的有限元模型
3.2 混合水射流喷丸强化瞬态过程分析
3.3 丸粒半径的影响
3.3.1 丸粒半径对残余应力场的影响
3.3.2 丸粒半径对表面形貌的影响
3.3.3 丸粒半径对等效塑性应变的影响
3.4 丸粒速度的影响
3.4.1 丸粒速度对残余应力场的影响
3.4.2 丸粒速度对表面形貌的影响
3.4.3 丸粒速度对等效塑性应变的影响
3.5 丸粒喷射角度的影响
3.5.1 丸粒喷射角度对残余应力的影响
3.5.2 丸粒喷射角度对表面形貌的影响
3.5.3 丸粒喷射角度对等效塑性应变的影响
3.6 靶材不同几何特征的影响
3.6.1 靶材不同几何特征对残余应力场分布的影响
3.6.2 靶材不同几何特征对表面形貌的影响
3.6.3 靶材不同几何特征对等效塑性应变的影响
3.7 本章小结
4 混合水射流多丸粒喷丸强化有限元模拟
4.1 有限元模型建立
4.2 混合水射流单点固定喷丸强化有限元模拟
4.2.1 单次冲击与二次冲击结果对比
4.2.2 二次冲击时丸粒速度的影响
4.2.3 二次冲击时丸粒半径的影响
4.2.4 连续冲击的影响
4.3 混合水射流单道顺序喷丸强化有限元模拟
4.3.1 丸粒中心距的影响
4.3.2 后续丸粒的影响
4.3.3 丸粒速度的影响
4.3.4 丸粒半径的影响
4.4 混合水射流多道顺序喷丸强化有限元模拟
4.4.1 丸粒速度的影响
4.4.2 丸粒半径的影响
4.4.3 数学模型与有限元模型残余应力对比
4.5 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢
本文编号：3740929
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 混合水射流技术概述
1.2.1 分类
1.2.2 混合水射流技术发展
1.3 混合水射流喷丸强化模拟研究现状
1.4 本文主要研究内容
2 混合水射流喷丸强化机理与数学模型
2.1 混合水射流喷丸强化的残余应力场生成与耦合机理
2.1.1 混合水射流单丸粒喷丸强化的残余应力场生成机理
2.1.2 混合水射流顺序喷丸强化的残余应力场耦合机理
2.2 混合水射流喷丸强化的残余应力场数学模型
2.2.1 弹性接触的应力、应变分析
2.2.2 加载过程中的弹塑性分析
2.2.3 卸载后残余应力的计算
2.3 混合水射流顺序喷丸强化的表面形貌数学模型
2.4 本章小结
3 混合水射流单丸粒喷丸强化有限元模拟
3.1 有限元模型设置
3.1.1 几何模型及网格划分
3.1.2 材料模型
3.1.3 模型验证
3.1.4 靶材不同几何特征的有限元模型
3.2 混合水射流喷丸强化瞬态过程分析
3.3 丸粒半径的影响
3.3.1 丸粒半径对残余应力场的影响
3.3.2 丸粒半径对表面形貌的影响
3.3.3 丸粒半径对等效塑性应变的影响
3.4 丸粒速度的影响
3.4.1 丸粒速度对残余应力场的影响
3.4.2 丸粒速度对表面形貌的影响
3.4.3 丸粒速度对等效塑性应变的影响
3.5 丸粒喷射角度的影响
3.5.1 丸粒喷射角度对残余应力的影响
3.5.2 丸粒喷射角度对表面形貌的影响
3.5.3 丸粒喷射角度对等效塑性应变的影响
3.6 靶材不同几何特征的影响
3.6.1 靶材不同几何特征对残余应力场分布的影响
3.6.2 靶材不同几何特征对表面形貌的影响
3.6.3 靶材不同几何特征对等效塑性应变的影响
3.7 本章小结
4 混合水射流多丸粒喷丸强化有限元模拟
4.1 有限元模型建立
4.2 混合水射流单点固定喷丸强化有限元模拟
4.2.1 单次冲击与二次冲击结果对比
4.2.2 二次冲击时丸粒速度的影响
4.2.3 二次冲击时丸粒半径的影响
4.2.4 连续冲击的影响
4.3 混合水射流单道顺序喷丸强化有限元模拟
4.3.1 丸粒中心距的影响
4.3.2 后续丸粒的影响
4.3.3 丸粒速度的影响
4.3.4 丸粒半径的影响
4.4 混合水射流多道顺序喷丸强化有限元模拟
4.4.1 丸粒速度的影响
4.4.2 丸粒半径的影响
4.4.3 数学模型与有限元模型残余应力对比
4.5 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢
本文编号：3740929
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