發(fā)布時(shí)間：2017-11-25 17:21

  本文關(guān)鍵詞：空化水噴丸工藝誘導(dǎo)彈塑性變形行為研究

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【摘要】：空化水噴丸工藝是一項(xiàng)材料表面強(qiáng)化新技術(shù),該技術(shù)不同于傳統(tǒng)的機(jī)械噴丸及現(xiàn)有的其他噴丸工藝,其強(qiáng)化原理是合理利用淹沒環(huán)境下噴嘴噴出的含有大量微小空泡的高壓高速射流,并調(diào)整材料與噴嘴的距離,使空泡在材料壁面或附近潰滅產(chǎn)生向材料內(nèi)部傳播的壓力沖擊波,在材料表層誘導(dǎo)形成一定深度的殘余壓應(yīng)力層,最終達(dá)到強(qiáng)化的目的。雖然國內(nèi)外對(duì)空化水噴丸工藝誘導(dǎo)彈塑性變形進(jìn)行了基礎(chǔ)研究,但是研究成果乏善可陳。為了對(duì)空化水噴丸工藝誘導(dǎo)彈塑性變形行為進(jìn)行更全面深入的研究,文中對(duì)不同參數(shù)下空化水噴丸誘導(dǎo)殘余應(yīng)力場和塑性變形進(jìn)行了數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究。本文從空化水噴丸工藝涉及到的相關(guān)理論知識(shí)出發(fā),簡要介紹了空化現(xiàn)象、空泡動(dòng)力學(xué)以及空化破壞機(jī)理;探討分析了在空泡潰滅沖擊波壓力作用下材料的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及空化水噴丸工藝誘導(dǎo)殘余應(yīng)力和塑性變形的機(jī)理,分析了影響殘余應(yīng)力分布及塑性變形的不同參數(shù)。利用GAMBIT軟件,建立了附壁面球形空泡二維計(jì)算模型,并在FLUENT流體計(jì)算軟件中對(duì)附壁面球形空泡潰滅過程中涉及到的形狀變化、壓力場以及微射流速度場進(jìn)行了模擬求解并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA軟件對(duì)空化水噴丸在金屬試片中誘導(dǎo)形成的殘余應(yīng)力場和變形進(jìn)行數(shù)值模擬,并對(duì)模型建立過程中幾個(gè)關(guān)鍵問題的處理進(jìn)行了探討(壓力加載、材料本構(gòu)模型、網(wǎng)格劃分、邊界設(shè)置以及求解設(shè)置);主要研究分析了材料類型、試片厚度、加載波形和沖擊波壓力對(duì)殘余壓應(yīng)力場和塑性變形的影響,獲得了不同參數(shù)下試片表層殘余壓應(yīng)力場和塑形變形的變化規(guī)律。在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,利用空化水噴丸設(shè)備對(duì)N型標(biāo)準(zhǔn)阿爾門試片進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,采用X射線應(yīng)力測試儀和阿爾門弧高度測量儀分別對(duì)噴丸后的殘余應(yīng)力場和弧高度進(jìn)行測定,將實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果對(duì)比可知,兩者具有較好的一致性,這表明利用有限元數(shù)值模擬的方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空化水噴丸誘導(dǎo)殘余壓應(yīng)力場和試片塑性變形的預(yù)測。以上研究成果對(duì)空化水噴丸技術(shù)的工程應(yīng)用及工藝參數(shù)選擇優(yōu)化有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG668

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