發(fā)布時間：2017-10-03 06:18

  本文關(guān)鍵詞：帶孔壁板數(shù)控超聲波噴丸成形技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 帶孔板 超聲波噴丸 碰撞理論 工藝參數(shù) 有限元模擬

【摘要】：航空結(jié)構(gòu)壁板通常帶有減輕孔、裝配孔、工藝孔等結(jié)構(gòu),在帶孔板單曲率噴丸成形時,常常會發(fā)生孔區(qū)域與其他噴丸部位曲率半徑不相等,而且孔區(qū)域部位產(chǎn)生孔區(qū)變形、開裂、應(yīng)力集中的問題[40],嚴(yán)重地影響了壁板的成形精確和強度性能。這些都與帶孔壁板噴丸成形后殘余應(yīng)力分布有關(guān),而殘余應(yīng)力分布又受噴丸區(qū)域、壁板幾何結(jié)構(gòu)和噴丸工藝參數(shù)等因素的影響。針對帶孔壁板噴丸成形相關(guān)缺陷,從理論上研究了板料噴丸后殘余應(yīng)力分布規(guī)律,以及殘余應(yīng)力場對板料的成形機理,從試驗和有限元角度研究噴丸區(qū)域、壁板幾何結(jié)構(gòu)和噴丸工藝參數(shù)等對帶孔板成形質(zhì)量的影響,確定了適合帶孔板噴丸成形工藝方法及最佳參數(shù)水平。1.探討了使板材產(chǎn)生彈性和彈塑性變形的臨界噴丸速度,此速度公式考慮到了撞針和靶材的密度、彈性模量、泊松比,靜態(tài)與動態(tài)屈服強度。利用Herz碰撞理論推導(dǎo)出了碰撞壓力分布公式,并從彈塑性力學(xué)角度推導(dǎo)了塑性變形區(qū)回彈前后的彈坑直徑,彈坑深度及沖擊力大小計算公式,分析得出了板料回彈前后的殘余應(yīng)力相關(guān)公式,以及殘余應(yīng)力分布對受噴板料彎曲變形公式。2.分析了帶孔板超聲波噴丸成形后的成形特征及孔異形情況,探討了噴丸區(qū)域布局及板料結(jié)構(gòu)對帶孔板噴丸成形質(zhì)量影響,繪制了不同噴丸參數(shù)噴丸時應(yīng)采用的噴丸孔邊距和加強環(huán)厚度曲線,結(jié)果表明:采用加強環(huán)+條帶噴丸方式可以顯著的提高帶孔板噴丸成形質(zhì)量,加強環(huán)厚度H與寬度M主要影響曲率半徑差值C,而孔邊距L主要影響孔異形程度B。選取最佳孔邊距L為3~10mm,最佳加強環(huán)寬度M為9~15mm,最佳加強環(huán)厚度為1~3mm。3.構(gòu)建了有限元模擬方案,確定采用動態(tài)分析步與靜態(tài)分析步結(jié)合的模擬方法。采用ABAQUS模擬和研究了不同噴丸區(qū)域布局、帶孔板孔區(qū)結(jié)構(gòu)和噴丸工藝參數(shù)對帶孔板噴丸成形質(zhì)量的影響,并將試驗研究與有限元模擬的結(jié)果進行對比和分析,結(jié)果顯示:ABAQUS有限元模擬結(jié)果與試驗結(jié)果在影響趨勢、數(shù)據(jù)點差值方面的吻合度較好,總體上,模擬結(jié)果與試驗結(jié)果的最大誤差為22%,平均誤差為13.3%,具有較好的參考意義。
【關(guān)鍵詞】：帶孔板 超聲波噴丸 碰撞理論 工藝參數(shù) 有限元模擬
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V261
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 超聲波噴丸成形技術(shù)及研究進展12-16
• 1.2.1 超聲波噴丸成形技術(shù)12-13
• 1.2.2 超聲波噴丸成形國內(nèi)外研究進展13-16
• 1.3 帶孔壁板噴丸成形研究綜述16-18
• 1.4 課題研究的意義、目標(biāo)、研究內(nèi)容18-20
• 1.4.1 課題研究的意義、目標(biāo)18-19
• 1.4.2 課題研究內(nèi)容19-20
• 第二章 超聲波噴丸成形技術(shù)理論分析20-31
• 2.1 超聲波噴丸過程理論分析20-21
• 2.1.1 超聲波噴丸物理過程分析20-21
• 2.1.2 碰撞理論分析21
• 2.2 超聲波噴丸彎曲變形理論分析21-30
• 2.2.1 沖擊坑半徑、深度、沖擊力以及殘余壓應(yīng)力的計算21-27
• 2.2.2 殘余應(yīng)力場對板料彎曲變形的機理分析27-30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 第三章 帶孔板超聲波噴丸成形試驗研究31-45
• 3.1 試驗方案31-33
• 3.1.1 試驗裝置及測量裝置31-32
• 3.1.2 試驗材料及試件制備32-33
• 3.2 帶孔板噴丸成形及孔異形特征分析33-36
• 3.2.1 帶孔板與不帶孔板噴丸成形特征33-36
• 3.2.2 帶孔板孔區(qū)域異形特征分析36
• 3.3 帶孔板噴丸區(qū)域規(guī)劃及孔區(qū)域結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析36-41
• 3.3.1 圓環(huán)噴丸方式與孔區(qū)域材料加強對噴丸成形質(zhì)量的影響36-38
• 3.3.2 加強環(huán)+條帶噴丸模型影響因素研究38-41
• 3.3.2.1 噴丸孔邊距L對帶孔板成形質(zhì)量的影響38-39
• 3.3.2.2 加強環(huán)寬度M對帶孔板成形質(zhì)量的影響39-40
• 3.3.2.3 加強環(huán)厚度H對帶孔板成形質(zhì)量的影響40-41
• 3.4 噴丸工藝參數(shù)對帶孔板噴丸成形質(zhì)量影響研究41-44
• 3.4.1 不同電流強度時應(yīng)采用的孔邊距L和加強環(huán)厚度H41-42
• 3.4.2 不同撞針直徑時應(yīng)采用的孔邊距L及加強環(huán)厚度H42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 帶孔板超聲波噴丸成形有限元模擬45-63
• 4.1 ABAQUS有限元模擬理論45-46
• 4.2 超聲波噴丸成形有限元模型46-48
• 4.2.1 噴丸幾何模型的建立46-47
• 4.2.2 材料本構(gòu)模型參數(shù)47
• 4.2.3 網(wǎng)格劃分47
• 4.2.4 初始載荷與邊界條件47-48
• 4.3 帶孔板噴丸成形及孔異形特征有限元模擬48-52
• 4.3.1 噴丸成形特征有限元模擬49-50
• 4.3.2 噴丸孔異形特征有限元模擬50-52
• 4.4 帶孔板噴丸工藝有限元模擬研究52-62
• 4.4.1 孔邊距L對帶孔板噴丸成形有限元模擬52-54
• 4.4.2 加強環(huán)寬度M對帶孔板噴丸成形有限元模擬54-56
• 4.4.3 加強環(huán)厚度H對帶孔板噴丸成形有限元模擬56-58
• 4.4.4 噴丸速度V對帶孔板噴丸成形有限元模擬58-60
• 4.4.5 撞針直徑D對帶孔板噴丸成形有限元模擬60-62
• 4.5 本章總結(jié)62-63
• 第五章 總結(jié)與展望63-65
• 5.1 總結(jié)63
• 5.2 展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 致謝69-70
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70

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本文編號：963604