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前混合水射流喷丸强化数值模拟与试验研究

吕国庆

   本文以前混合水射流喷丸强化技术机理的研究为出发点,结合ansys和水射流喷丸强化试验,对前混合水射流喷丸强化技术进行了研究,具体研究内容有: 1.根据流体力学和两相流动理论,对前混合水射流喷丸强化中弹丸所受的作用力进行了分析;对虚拟质量力FX、Basset力FB、Magnus力FM和Saffman力FSM分别与阻力FS进行了比较;比较结果得知:弹丸的惯性力、重力、压差力和Stokes力对弹丸运动影响较大; 2.对弹丸粒子在高压管路、喷嘴收敛段、圆柱段及射出喷嘴到达强化材料表面之前的运动进行了分析,得出了弹丸运动大致分为五个阶段(高压管路中的加速、喷嘴收敛段的加速、喷嘴圆柱端的加速、射流初始段的加速及射流基本段的减速)的结论; 3.通过喷嘴处水速与喷射压力的关系,利用Newton差值法,建立了喷射压力与出口弹丸速度的差值函数,并得出出口速度随喷射压力的增大而增大的结论; 4.通过理论分析得出了喷丸残余应力、喷丸压痕深度的理论计算公式,并计算出使材料产生塑性变形时的临界弹丸速度和喷射压力,计算值分别是16.641m/s和0.33Mpa; 5.通过ansys有限元软件模拟和试验研究,对前混合水射流喷丸强化后零件的里氏硬度、表面形貌及宏观残余应力进行了研究。研究表明:前混合水射流喷丸强化后,零件产生了残余压应力;零件裂纹扩展受到了抑制;强化前后材料的表面粗糙度值变化不大;喷丸处理后的材料与未喷丸材料相比,里氏硬度提高达30%左右。……   
[关键词]:喷丸强化;高压水射流;前混合水射流;ansys有限元软件;残余应力
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河南理工大学2010年