混合水射流噴丸強化作為一種金屬表面改性技術(shù),克服了材料制造過程中產(chǎn)生的種種缺陷,使工件表面形成理想的組織結(jié)構(gòu)和殘余應(yīng)力分布,從而提高工件的疲勞壽命。殘余應(yīng)力與表面形貌作為影響工件疲勞壽命的重要因素,一般需要通過實驗進(jìn)行檢測,并且涉及工件表面的材料去除,造成研究成本高、效率低且操作復(fù)雜。有限元模擬能夠為混合水射流噴丸強化過程提供一種直觀、經(jīng)濟又高效的研究方法。因此本文運用理論與模擬相結(jié)合的方法,對混合水射流噴丸強化時的殘余應(yīng)力場生成與耦合機理進(jìn)行了深入研究;在保證靶材殘余壓應(yīng)力場大小和深度的同時盡量減小表面粗糙度,對射流工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,主要的研究工作包括:(1)首先對混合水射流噴丸強化后殘余應(yīng)力場的生成與耦合機理進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上建立了混合水射流沖擊強化平面靶材后殘余應(yīng)力的數(shù)學(xué)模型。接下來針對混合水射流順序噴丸時靶材表面成形機理進(jìn)行研究,得到丸粒半徑、丸粒速度與丸粒中心距等對表面形貌的影響規(guī)律。(2)利用ABAQUS有限元軟件建立了混合水射流噴丸強化的單丸粒有限元模型,通過改變丸粒速度、半徑、噴射角度以及靶材幾何特征,分析靶材殘余應(yīng)力場、表面形貌以及等效塑性應(yīng)變的變化規(guī)律。結(jié)果表明...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 混合水射流技術(shù)概述
        1.2.1 分類
        1.2.2 混合水射流技術(shù)發(fā)展
    1.3 混合水射流噴丸強化模擬研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
2 混合水射流噴丸強化機理與數(shù)學(xué)模型
    2.1 混合水射流噴丸強化的殘余應(yīng)力場生成與耦合機理
        2.1.1 混合水射流單丸粒噴丸強化的殘余應(yīng)力場生成機理
        2.1.2 混合水射流順序噴丸強化的殘余應(yīng)力場耦合機理
    2.2 混合水射流噴丸強化的殘余應(yīng)力場數(shù)學(xué)模型
        2.2.1 彈性接觸的應(yīng)力、應(yīng)變分析
        2.2.2 加載過程中的彈塑性分析
        2.2.3 卸載后殘余應(yīng)力的計算
    2.3 混合水射流順序噴丸強化的表面形貌數(shù)學(xué)模型
    2.4 本章小結(jié)
3 混合水射流單丸粒噴丸強化有限元模擬
    3.1 有限元模型設(shè)置
        3.1.1 幾何模型及網(wǎng)格劃分
        3.1.2 材料模型
        3.1.3 模型驗證
        3.1.4 靶材不同幾何特征的有限元模型
    3.2 混合水射流噴丸強化瞬態(tài)過程分析
    3.3 丸粒半徑的影響
        3.3.1 丸粒半徑對殘余應(yīng)力場的影響
        3.3.2 丸粒半徑對表面形貌的影響
        3.3.3 丸粒半徑對等效塑性應(yīng)變的影響
    3.4 丸粒速度的影響
        3.4.1 丸粒速度對殘余應(yīng)力場的影響
        3.4.2 丸粒速度對表面形貌的影響
        3.4.3 丸粒速度對等效塑性應(yīng)變的影響
    3.5 丸粒噴射角度的影響
        3.5.1 丸粒噴射角度對殘余應(yīng)力的影響
        3.5.2 丸粒噴射角度對表面形貌的影響
        3.5.3 丸粒噴射角度對等效塑性應(yīng)變的影響
    3.6 靶材不同幾何特征的影響
        3.6.1 靶材不同幾何特征對殘余應(yīng)力場分布的影響
        3.6.2 靶材不同幾何特征對表面形貌的影響
        3.6.3 靶材不同幾何特征對等效塑性應(yīng)變的影響
    3.7 本章小結(jié)
4 混合水射流多丸粒噴丸強化有限元模擬
    4.1 有限元模型建立
    4.2 混合水射流單點固定噴丸強化有限元模擬
        4.2.1 單次沖擊與二次沖擊結(jié)果對比
        4.2.2 二次沖擊時丸粒速度的影響
        4.2.3 二次沖擊時丸粒半徑的影響
        4.2.4 連續(xù)沖擊的影響
    4.3 混合水射流單道順序噴丸強化有限元模擬
        4.3.1 丸粒中心距的影響
        4.3.2 后續(xù)丸粒的影響
        4.3.3 丸粒速度的影響
        4.3.4 丸粒半徑的影響
    4.4 混合水射流多道順序噴丸強化有限元模擬
        4.4.1 丸粒速度的影響
        4.4.2 丸粒半徑的影響
        4.4.3 數(shù)學(xué)模型與有限元模型殘余應(yīng)力對比
    4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果
致謝



本文編號：3740929