喷丸强化仿真分析与试验研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文喷丸强化仿真分析与试验研究作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：柳成才钱文学副教授东北大学机械工程与自动化学院硕士学科类别：工学机械制造及其自动化2014年6月论文答辩日期：2014年62014年7月答辩委员会主席：吞成尹咖东北大学2014年6月足．，陪膨万方数据AThesisinMechanicalManufacturingandAutomationFiniteElementSimulationofShotPeeningandItsExperimentalVerifi

2、cationByLiuChengcaiSupervisor：AssociateProfessorQianWenxueNortheasternUniversityJune2014万方数据本论文的部分研究工作受以下基金项目支持，特此致谢!国家自然科学基金项目资助(资助号：51005044)中央高校基本科研业务费项目资助(资助号：N120403014)万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同

3、工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：聿铆苡才日期：矽限D6．1寥学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年19"学位敝作者签名：惭敲才导师签名：锇毫誓签字日期：≯Df嘭．口6，L智签字日期：加，牛，f．乡护万方数据东北大学

4、硕士学位论文摘要喷丸强化仿真分析与试验研究摘要本论文利用有限元数值计算方法(FEM)，建立了喷丸有限元模型，模拟了实际喷丸过程。主要研究了不同喷丸工艺参数对喷丸强化效果的影响，这些参数包括：弹丸直径、喷丸速度、喷射角度和覆盖率等，受喷材料模拟的是制造标准阿尔门试片的SAEl070弹簧钢。通过分析有限元仿真结果，得到了应力随层深变化曲线，最大残余压应力数值以及压应力层深度等，并且与试验相结合，试验结果验证了仿真分析的合理性与正确性。利用ANSYS通用有限元软件，建立了单个弹丸和多个弹丸的喷丸强化模型，通过修改弹丸直径、喷丸速度和喷丸角度等参数，模拟

5、研究了不同喷丸工艺参数对喷丸强化效果的影响。通过对有限元仿真结果的分析发现：当喷丸速度、喷丸角度一定时，只改变弹丸直径，表面残余压应力和最大残余压应力的变化不明显，但是最大压应力深度和残余压应力深度变化比较显著，说明弹丸直径对压应力的深度影响较大。同时，通过对零件内部残余压应力分布的分析可以得出，在其他条件不变时，存在一个最佳弹丸直径，它既能满足既定的喷丸强化要求，也能满足喷丸后零件表面粗糙度的要求。如果其他条件不变只改变喷丸速度或者喷射角度，发现不论表面残余压应力还是最大残余压应力数值都增大，但是最大残余压应力和残余压应力的深度变化则不明显，同

6、时保持其他条件不变，只改变喷丸速度或者喷射角度，残余压应力的数值也不是随着它们的增大而增大，而是呈现波动性，存在一个最佳的喷丸速度或者喷丸角度，它既能满足既定的喷丸要求，也能满足喷丸后对零件表面粗糙度的要求。最后研究了喷丸覆盖率对残余压应力的影响，发现双弹丸模型撞击零件后零件内部的残余应力分布与单弹丸模型撞击后零件内部残余应力分布十分相似，而且残余应力随深度的变化曲线基本呈现重合的状态，说明覆盖率对残余应力的影响并不是很大。关键词：喷丸强化；有限元法；工艺参数；残余应力；试验研究II万方数据FiniteElementSimulationofSho

7、tPeeningandItsExperimentalVerificationAbstractInthispaper,shotpeeningmodelhasbeenestablishedandfiniteelementmethod(FEM)hasbeenusedtosimulateshotpeeningintheactualprocess．SeveralparametersarechoseninthispapeLincludingshotdiameter,shotspeedandshotangle．ThematerialisspringsteelS

8、AE1070whichisusedtomanufactureAlmenstrip．Thesimulationresultsandther