空化射流是一種新型高效的射流,與傳統(tǒng)射流相比,它具有非常多的優(yōu)勢,在化工清洗、工業(yè)切割和石油鉆井等領(lǐng)域之中得到了廣泛的運用。然而,相對于高壓射流技術(shù)日益成熟的科學研究和工程應用,空化射流技術(shù)尚未得到廣泛的應用。本文對空化射流噴丸技術(shù)的作業(yè)特點、目前的研究現(xiàn)狀及應用前景進行了綜述,總結(jié)了目前空化射流噴丸研究中存在的問題。本文由溫度場-應力場-施加打擊的思路對焊接殘余應力場的變化情況進行了模擬,在熱彈塑性理論的基礎(chǔ)上,計算出平板焊件的殘余應力。采用Abaqus加載模塊的邊界約束法建立空化射流沖擊問題的簡化有限元模型,計算分析噴丸打擊效果。采用標準Goldak雙橢球熱源模型的熱流分布表示焊接熱源,使用Abaqus自帶的dflux子程序,模擬實際操作中手工埋弧焊熱源在焊接件表面移動的過程。因為焊接溫度梯度大的特性,對材料的熱物理性能進行分析,通過插值法和外推法確定材料的各相關(guān)性能隨溫度的變化關(guān)系。采用分段網(wǎng)格的劃分方式,提高焊縫區(qū)域的計算收斂性,同時加快整體計算速度,節(jié)約計算資源。再通過熱彈塑性理論,將溫度場的計算結(jié)果作為初始場輸入到應力分析中,熱-力耦合的模擬結(jié)果與理論值進行比較,結(jié)果近似,驗證了模擬結(jié)果的科學性。在空化射流噴丸降低殘余拉應力的數(shù)值模擬中,應用了外部件邊界條件約束法模擬空化射流水柱。將外部件的邊界進行位移約束,使底面與焊縫表面發(fā)生接觸。根據(jù)表面接觸壓力確定打擊力,進行多組模擬打擊實驗。模擬實驗結(jié)果表明,經(jīng)空化射流簡化模型打擊后,焊接殘余拉應力得到顯著降低。證明空化射流打擊能夠使焊接件焊縫表面的殘余拉應力降低。而持續(xù)增大射流打擊力,焊縫的殘余應力將會有所提升,打擊效果反而下降。
【學位單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG404
【部分圖文】：

。??此外在分析過程中還需要對溫度場和應力進行計算，該部分的計算工作量比較大??會導致計算周期長，花費的時間成本和人力成本較大。而當采用間接耦合法進行??分析時，以溫度場分析數(shù)據(jù)求得的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)再對應力應變展開下一步分析。如??果在溫度場的分析中所得的結(jié)果并不十分準確可以直接暫停對應力應變的分析，??這樣的好處在于可以有效的規(guī)避因部分分析結(jié)果錯誤所帶來的大范圍分析錯誤，??可以有效的節(jié)約時間成本和人力成本。??２．２平板對接焊模型的建立??２．２．１幾何模型??本課題選用的焊接件為平板對接焊，采用手工埋弧焊的方式對兩塊平板進行??焊接，焊縫為帶鈍邊的Ｖ形焊縫。焊件尺寸為３００ｍｍｘｌ００ｍｍｘｌ０ｍｍ＞ｃ２，如圖??２－１所示，模型關(guān)于ｙ－ｚ平面對稱。??

小應當維持在兩毫米以下。??本文采用兩塊３０〇ｘｌ?〇〇ｘｌ?〇ｍｍ的平板進行對接焊，平板形狀沿焊縫對稱且??規(guī)則。采用分段網(wǎng)格的劃分方式，如圖２－４所示，焊縫及熱影響區(qū)采用】＿的??小網(wǎng)格，提高焊縫區(qū)域的計算收斂性，遠離焊縫的平板其他單元采用２．５＿，??以加快整體計算速度，節(jié)約計算資源。??網(wǎng)格選擇六面體（Ｈｅｘ）網(wǎng)格，在模擬實驗中節(jié)選了一部分網(wǎng)格劃分設(shè)計如圖??２－５所示。??１６??

??圖２－４平面網(wǎng)格??圖２－５三維網(wǎng)格??２．３空化射流打擊過程模擬??空化射流打擊的模擬計算需要與焊接應力應變分析的數(shù)據(jù)相－？致，在空化射??流噴丸處理的模擬計算中，需要將己經(jīng)計算好的平板對接焊殘余應力場歷史數(shù)據(jù)??代入，在此基礎(chǔ)上進行噴丸打擊，通過對空化射流模型的簡化，將打擊力學模型??加載至焊接件殘余應力場上，得到噴丸打擊后生成的新的殘余應力。??木文的技術(shù)路線如下圖２－６所示。??１７??
【參考文獻】

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本文編號：2890918