金属板件锤击加工模拟仿真与试验研究
发布时间：2021-01-03 11:47
整体壁板零件是航空航天工业中的一类关键结构单元,飞机机翼类壁板在满足承载和结构强度要求的前提下,其外型面还要满足气动特性要求,具有型面复杂、壁厚变化大、型面曲率精度及表面形貌要求高等特点。目前壁板成形通常采用喷丸成形工艺,具有成形范围大、效率高的优势,但在局部修型、加工高筋及厚壁结构时存在一定的局限性。本文提出一种板料锤击成形方法,以2024-T351航空铝合金板为对象,分析金属板件锤击成形的成形原理和参数控制方法,具有重要的理论和应用价值。基于球腔膨胀模型及薄板挠曲变形理论,分析了锤击参数与锤击应力应变、锤击变形及板料整体成形曲率之间的关系。建立了基于ABAQUS的锤击系统有限元分析模型,将冲击器内部复杂的冲击过程简化为三个弹性杆之间的相互撞击运动,进而仿真获得了冲击头的运动特性,利用三向测力仪获得了冲击力的变化规律。以此为基础,研究了不同工艺参数下单次冲击加工和多次冲击加工时锤击表面应力应变的分布规律、残余应力演化趋势以及锤击凹坑尺寸的变化规律,对实际应用有重要的指导作用。建立了锤击加工试验系统,并且计算了冲锤的冲击速度和频率之间的关系。试验研究了锤击频率、工具头半径以及锤击密度对...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超声
1绪论3地控制喷嘴的位置以及运动轨迹，以其良好的工艺柔性以及可控性成为目前常用的弹丸驱动方式[21]。b超声喷丸工艺如图1-2是超声喷丸设备，超声喷丸是以超声波为动力源，驱使弹丸或撞针反复撞击靶材表面在靶材内部产生较深的残余应力场分布[23]。（a）弹丸式超声波喷丸设备整流超声换能器变幅杆工具头撞针控制电路高频振动（b）撞针式超声波喷丸设备图1-2超声波喷丸设备Fig.1-2EquipmentofUltrasonicShotPeening法国公司SONATS已经掌握了比较成熟的超声喷丸技术并且较早研发出了一套超声设备并投入了航空航天、汽车等行业中[24]。国内的维尔贝莱特集团以及南京航空航天大学近年来在超声喷丸强化技术以及校形技术的研究上投入了大量的工作[25]。如图1-3是南京航空航天大学超声波喷丸技术课题组于2010年研发出的一套超声喷丸装置，并且成功应用于我国航空事业建设中。南京航空航天大学鲁世红等[26]对高能超声波喷丸方式作用于在曲面零件的强化效果以及成形精度进行了详细研究。史学刚等[27-28]对超声波喷丸工艺进行了系统研究，分别对加工轨迹、成形轨迹间距、电流强度、撞针直径以及进给速度等主要加工参数与板件弯曲变形之间的关系以及成形工件的表面完整性做出了分析。图1-3超声波喷丸成形设备Fig.1-3EquipmentofUltrasonicShotPeening与传统的喷丸技术相比，超声喷丸成形冲击能量较大而且可以通过控制加工路径确定冲击位置所以可以应用于较厚板件的加工，因此该技术的研究具有很大应用前景。
?用分为弹丸冲击和回弹两个阶段，冲击过程伴随着弹丸速度的降低和弹坑尺寸的增大。王玖等[48]利用有限元的方法研究分析了弹丸速度对喷丸残余应力分布的影响，并且通过Gauss曲线拟合的方法列出了“弹丸速度-残余应力值”的函数关系式预测了弹丸速度为60m/s~180m/s范围内的残余应力分布。本课题是通过调节锤击装置中变频器的频率来改变冲击器冲击系统的冲击速度从而控制冲杆撞击工件时的速度。c喷丸覆盖率喷丸覆盖率指的是经喷丸加工后的工件表面上，弹丸凹坑占据的面积与加工表面总面积的比值，一般用百分数表示[49]。如图1-5是三种不同的喷丸覆盖率表面。理论上，当待喷丸表面被均匀完整地撞击后的喷丸覆盖率可达到100%，但在实际操作过程中，难以获得100%的完全覆盖率。工程上，一般98%的覆盖率被认为是满覆盖率[50]，当覆盖率达到98%时继续进行喷丸处理覆盖率会大于100%，覆盖率可以通过延长喷丸时间而加大，也就是说大于100%的覆盖率不再是用实际面积比值计算而是用时间度量。图1-5不同喷丸覆盖率Fig.1-5DifferentCoverageofShotPeening实际喷丸实验中覆盖率的测量多采用光学的方法，Feld[51]提出了一种利用荧光材料测
本文编号：2954928
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超声
1绪论3地控制喷嘴的位置以及运动轨迹，以其良好的工艺柔性以及可控性成为目前常用的弹丸驱动方式[21]。b超声喷丸工艺如图1-2是超声喷丸设备，超声喷丸是以超声波为动力源，驱使弹丸或撞针反复撞击靶材表面在靶材内部产生较深的残余应力场分布[23]。（a）弹丸式超声波喷丸设备整流超声换能器变幅杆工具头撞针控制电路高频振动（b）撞针式超声波喷丸设备图1-2超声波喷丸设备Fig.1-2EquipmentofUltrasonicShotPeening法国公司SONATS已经掌握了比较成熟的超声喷丸技术并且较早研发出了一套超声设备并投入了航空航天、汽车等行业中[24]。国内的维尔贝莱特集团以及南京航空航天大学近年来在超声喷丸强化技术以及校形技术的研究上投入了大量的工作[25]。如图1-3是南京航空航天大学超声波喷丸技术课题组于2010年研发出的一套超声喷丸装置，并且成功应用于我国航空事业建设中。南京航空航天大学鲁世红等[26]对高能超声波喷丸方式作用于在曲面零件的强化效果以及成形精度进行了详细研究。史学刚等[27-28]对超声波喷丸工艺进行了系统研究，分别对加工轨迹、成形轨迹间距、电流强度、撞针直径以及进给速度等主要加工参数与板件弯曲变形之间的关系以及成形工件的表面完整性做出了分析。图1-3超声波喷丸成形设备Fig.1-3EquipmentofUltrasonicShotPeening与传统的喷丸技术相比，超声喷丸成形冲击能量较大而且可以通过控制加工路径确定冲击位置所以可以应用于较厚板件的加工，因此该技术的研究具有很大应用前景。
?用分为弹丸冲击和回弹两个阶段，冲击过程伴随着弹丸速度的降低和弹坑尺寸的增大。王玖等[48]利用有限元的方法研究分析了弹丸速度对喷丸残余应力分布的影响，并且通过Gauss曲线拟合的方法列出了“弹丸速度-残余应力值”的函数关系式预测了弹丸速度为60m/s~180m/s范围内的残余应力分布。本课题是通过调节锤击装置中变频器的频率来改变冲击器冲击系统的冲击速度从而控制冲杆撞击工件时的速度。c喷丸覆盖率喷丸覆盖率指的是经喷丸加工后的工件表面上，弹丸凹坑占据的面积与加工表面总面积的比值，一般用百分数表示[49]。如图1-5是三种不同的喷丸覆盖率表面。理论上，当待喷丸表面被均匀完整地撞击后的喷丸覆盖率可达到100%，但在实际操作过程中，难以获得100%的完全覆盖率。工程上，一般98%的覆盖率被认为是满覆盖率[50]，当覆盖率达到98%时继续进行喷丸处理覆盖率会大于100%，覆盖率可以通过延长喷丸时间而加大，也就是说大于100%的覆盖率不再是用实际面积比值计算而是用时间度量。图1-5不同喷丸覆盖率Fig.1-5DifferentCoverageofShotPeening实际喷丸实验中覆盖率的测量多采用光学的方法，Feld[51]提出了一种利用荧光材料测
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