喷丸处理后6061铝合金工件表面粗糙度的模拟计算及预测

以6061铝合金工件为对象,研究了喷丸对工件表面粗糙度的影响。首先,建立了喷丸有限元仿真模型,分别模拟计算了单丸粒喷丸和多丸粒喷丸后铝合金工件的表面形貌。对应进行了单丸粒喷丸和多丸粒喷丸试验,采用激光共聚焦显微镜获取了喷丸后实际工件的表面形貌,以验证所建立的喷丸有限元仿真模型的有效性。在此基础上,对铝合金工件开展了9组喷丸的正交模拟试验,通过对喷丸表面进行离散计算得到三维粗糙度参数Sq,研究获得工件初始粗糙度、丸粒尺寸、丸粒速度和喷丸覆盖率对工件表面粗糙度的影响规律。采用BP神经网络模型对正交试验结果进行处理,获得铝合金工件喷丸处理后表面粗糙度的预测模型。将预测的经喷丸处理后的工件表面粗糙度与模拟试验的粗糙度数据进行对比可知,两者的平均误差仅为3.46%,预测精度能够满足实际喷丸需要;相应构建了喷丸处理后铝合金工件的表面粗糙度控制图,这对实际喷丸过程中较准确控制工件的表面粗糙度有重要价值。     

喷丸表面的最佳粗糙度参数与材料硬度的关系

对喷丸表面的复杂轮廓特征进行分析和表征,选取最能表征表面形貌的三维粗糙度参数,并探究其与材料硬度之间的关系.采用相同的喷丸工艺参数对316、420、2205 3种不锈钢进行喷丸处理,采用27个常用粗糙度参数进行表征,通过方差分析,选出最优形貌参数Sq,再结合Sa进行多尺度分析,得出最优评价尺度为800μm.测量3种材料的原始表面硬度,结合各自的Sq值进行分析.结果表明,Sq是最优表面形貌参数,其最能表征喷丸表面的复杂轮廓特征,Sq与原始硬度之间存在反比关系,随材料硬度的增加而减小.     

激光冲击强化层数对6061-T6铝合金抗腐蚀性能的影响

针对6061-T6铝合金在各种极端工况下抗腐蚀性较差的问题,采用激光冲击强化对6061-T6铝合金进行不同层数的冲击处理,通过测量残余应力和表面粗糙度观察了微观组织和电化学腐蚀,分析了激光冲击强化对6061-T6铝合金抗腐蚀性能的影响。结果表明:激光冲击强化后,材料表面的残余压应力、表面硬度随激光冲击层数的增加而增加;冲击区域晶粒明显细化,细化层深度随冲击层数的增加而增加;材料表面的粗糙度随冲击层数的增加而降低;激光冲击强化处理后材料的电化学腐蚀电流减小、阻抗半径增大,表面点蚀坑的生长受到明显抑制;残余应力增加、微观组织细化和表面粗糙度降低,三者共同作用提升了6061-T6铝合金的抗腐蚀性能。     

粗糙度对边界层流动及压气机气动性能的影响

为了研究叶片表面粗糙度对边界层流动及压气机气动性能的影响,本文以T3系列平板转捩实验为对象,通过构建Gauss型粗糙表面来验证等效砂粒模型计算方法的适用性,并采用商业软件ANSYS CFX对NASA Stage35型压气机进行了表面粗糙度的数值模拟研究。研究结果表明:采用等效砂粒模型进行表面粗糙度的数值研究能够满足工程要求;当动叶表面粗糙度ks由1μm增大至100μm时,压气机峰值效率减小3.5%,对应工况点的压比减小0.8%,总温比升高0.4%。同时,粗糙度增加后的压气机最大压比与光滑情况下相比减小4.5%;计算得到了总损失系数ω和效率损失系数ζ与叶片表面粗糙度的关系,具有一定的工程价值。     

低温微量润滑高速车削高强度钢表面质量研究

基于工艺参数优选结果,通过单因素试验分析不同切削环境和低温微量润滑环境下的切削参数(切削速度、进给量)、工艺参数(射流温度、切削油用量)对表面粗糙度、表面微观形貌、加工硬化和残余应力的影响及原因。结果表明,低温微量润滑环境可有效降低表面粗糙度,改善表面微观结构,减小加工硬化程度和残余应力;进给量减小和切削速度增加可以减小表面粗糙度和加工硬化,残余应力随进给量增加呈波动变化,随切削速度的增大呈增大趋势;加工硬化程度和残余应力均随射流温度的减小和切削油用量的增大呈先减小后增大趋势,在射流温度T=-45℃,切削油用量Q_o=20 ml/h时达到最小值。     

C4F7N/CO2混合气体中粗糙度对环氧树脂表面闪络特性的影响

直流电场会导致环氧树脂表面电荷积聚并引起闪络，表面粗糙度也会影响电介质性能。为了探究表面粗糙度引起闪络变化的原因，建立了二维仿真模型，采用有限元方法分析了表面粗糙度处理后环氧树脂表面电荷特性和陷阱分布。此外，在C₄F₇N/CO₂混合气体中进行了闪络实验，研究了粗糙度对环氧树脂闪络特性的影响。模拟结果表明，电荷在指形电极附近的环氧树脂表面聚集；粗糙度的增大会降低电极附近最大电场，增加环氧树脂的表面电荷密度。表面粗糙度的变化对表面电荷特性的影响比掺杂Al₂O₃填料的影响大。实验结果表明，在C₄F₇N/CO₂混合气体中，环氧树脂闪络电压随表面粗糙度的增加先增后减，当表面粗糙度为1.3μm时达到最大值。因此，表面粗糙度通过改变电荷特性和局部电场来影响闪络特性，合理地调控粗糙度可以提高环氧树脂的闪络电压。     

油介质下轮轨粘着特性数值分析-研究生论坛

基于二维滚动接触理论和部分弹流理论,建立了微凸体接触情况下的稳态部分弹流数值模型,运用多重网格法对油介质工况下的轮轨黏着特性进行数值仿真研究。利用所建立的数值仿真模型研究了轮轨接触压力分布情况,分析了滚动速度、载荷、轮轨表面粗糙度等参数对轮轨黏着特性的影响。结果表明:油介质条件下轮轨接触区的宽度比干态下要宽,是干态下接触区宽度的1.5倍左右;油介质下的轮轨黏着系数明显小于干态下的黏着系数;轮轨黏着系数随着速度的增加逐渐减小,随接触压力的增加而降低,随轮轨表面粗糙度的增加而增大。     

影响氮化硅陶瓷内圆磨削加工表面形貌因素分析

目的研究氮化硅陶瓷在内圆磨削时不同的磨削参数：砂轮线速度（vs）、径向进给速度（f）、轴向振荡速度（fa）对表面粗糙度的影响.方法采用树脂结合剂金刚石砂轮对氮化硅陶瓷试件进行内圆加工实验,进行了3因素的均匀实验.建立了氮化硅陶瓷内圆磨削的经验公式,利用Taylor-Hobson Surtroni25型接触式粗糙度仪对加工表面进行测量,得到不同磨削参数下的粗糙度;用日立S-4800冷场发射电子显微镜对加工表面进行观测,得到被磨试件的表面形貌图像.结果加工表面粗糙度随砂轮线速度的增大而减小,随径向进给速度的增大而增大,随轴向振荡速度的增大而减小.砂轮线速度对被加工表面粗糙度影响最大,随着砂轮速度的增大,粗糙度由0.340 1μm下降到0.295 0μm.结论明确了内圆磨削氮化硅陶瓷试件时不同磨削参数对表面粗糙度的影响,通过回归分析,探索出了不同线速度下氮化硅陶瓷材料去除机理对其表面形貌产生的影响.     

基于喷丸残余应力场的疲劳裂纹扩展数值模拟

运用有限元软件ABAQUS建立喷丸强化有限元模型,研究冲击速度、弹丸半径、弹丸材料、覆盖率对残余应力场的影响.运用疲劳分析软件Msc.Fatigue建立了疲劳裂纹扩展分析模型,将非喷丸模型和喷丸模型的应力场导入Msc.Fatigue进行疲劳裂纹的扩展分析,比较研究残余应力场对疲劳裂纹扩展的影响.喷丸强化有限元模型的模拟结果表明,适当地增加冲击速度、弹丸半径、覆盖率等喷丸参数可以明显改善残余应力场的作用效果,钢丸喷丸产生的最大残余压应力值比玻璃丸喷丸产生的大.疲劳裂纹扩展分析模型的模拟结果表明,由于喷丸残余压应力场的作用,有效地改善了材料的疲劳性能,构件的疲劳裂纹扩展寿命提高了1.3倍.     

基于喷丸残余应力场的疲劳裂纹扩展数值模拟

运用有限元软件ABAQUS建立喷丸强化有限元模型,研究冲击速度、弹丸半径、弹丸材料、覆盖率对残余应力场的影响。运用疲劳分析软件Msc.Fatigue建立了疲劳裂纹扩展分析模型,将非喷丸模型和喷丸模型的应力场导入Msc.Fatigue进行疲劳裂纹的扩展分析,比较研究残余应力场对疲劳裂纹扩展的影响。喷丸强化有限元模型的模拟结果表明,适当地增加冲击速度、弹丸半径、覆盖率等喷丸参数可以明显改善残余应力场的作用效果,钢丸喷丸产生的最大残余压应力值比玻璃丸喷丸产生的大。疲劳裂纹扩展分析模型的模拟结果表明,由于喷丸残余压应力场的作用,有效地改善了材料的疲劳性能,构件的疲劳裂纹扩展寿命提高了1.3倍。     

喷丸强化对NAK80钢表面完整性的影响

对析出硬化钢NAK80进行喷丸强化处理,测量了不同喷丸强度工艺下喷丸影响层显微硬度、表面残余应力沿层深的分布以及表面粗糙度,并分析了由喷丸引起的微观结构的变化,初步定性探讨了NAK80钢喷丸强化后表面完整性的改善。结果表明,NAK80钢对喷丸强度的要求不同于一般的钢,强度适当的喷丸强化可显著改善其表面完整性,而强度过高时将产生过喷效应,试验测得喷丸强化弧高值为0.40 mm.N时,NAK80钢具有良好的表面完整性能,喷丸影响层厚约为150~200μm。     

motorcyclist and pedestrians.The mortality((1.97%))of the injure

d treated within 1hour after trauma was significantly lower thaoys residual stress induced by intense laser to shape precisely the plate.In this paper,the aeronautic aluminum alloy LY12CZ was selected as an object to research experimentally the magnitude of deformation versus numbers of laser shot peening,and surface quality in laser shot zone was also investigated.The specimen was impacted along its centerline by the high-power,short-duration pulses laser.The experimental results show that the arc height and hardness becomes greater with numbers of shot peening increasing and eventually arrives to saturated state,and sur- face roughness after laser shot peening decreases slightly and dislocation density increases greatly,which indicates that the laser shot peening is a technique combining laser shock processing and metal forming.     

Experimental Research on Laser Shot Peening to Form Aluminum Alloy

Laser shot peening forming is a novel technology, which employs residual stress induced by intense laser to shape precisely the plate. In this paper, the aeronautic aluminum alloy LY12CZ was selected as an object to research experimentally the magnitude of deformation versus numbers of laser shot peening, and surface quality in laser shot zone was also investigated. The specimen was impacted along its centerline by the high-power, short-duration pulses laser. The experimental results show that the arc height and hardness becomes greater with numbers of shot peening increasing and eventually arrives to saturated state, and surface roughness after laser shot peening decreases slightly and dislocation density increases greatly, which indicates that the laser shot peening is a technique combining laser shock processing and metal forming.     

基于SPH耦合有限元法的喷丸残余应力场数值模拟

针对有限元方法不能有效模拟喷丸加工过程中大量弹丸反复冲击的现状,使用光滑粒子流体动力学法(smoothed particle hydrodynamics,SPH)耦合有限元法(finite element method, FEM)模拟喷丸强化过程。工件采用FEM建模,弹丸采用SPH建模,通过接触算法实现SPH和FEM的耦合以模拟弹丸对工件的强化作用。提出弹丸流的材料模型,分析了相关参数对工件残余压应力分布和能量利用率的影响。结果表明,随着弹丸打击次数的增加,工件表面残余压应力分布逐渐趋于稳定;高覆盖率能有效改善工件表面残余压应力分布,低覆盖率则会降低喷丸效果;适当提高弹丸速度虽然可以使残余应力层深度和最大残余压应力值增加,但会降低能量利用率。通过与相关实验数据的比较,验证了仿真模型和结果的正确性。     

Analytical Modelling of Shot-peening Residual Stress on Welding Carbon Steel Surface Layer

The residual stress distribution was studied by an analytical model, due to shot peening on the welding carbon steel surface layer. The initial welding residual stresses before shot peening were taken into consideration in this analytical model. The Hertzian elastic contact theory was used to get the elastic compression stress state after impact on the surface layer. The initial welding stress field and the shot peening stress field would superpose and the welding surface layer would yield based on the elastic-plastic evaluation, then the residual stress after shot peening can be achieved. The influence of initial welding residual stress on the stress distribution after shot peening was analyzed and discussed. A series of experiments were carried out and the residual stress on the welding surface was determined by X-ray diffractometer before and after shot peening. The calculation results of the analytical model are consistent with the experimental results. The critical shot velocities when welding surface layer yielded and reverse yielded were calculated. While the welded joint surface material reversely yielded, the maximum compressive residual stress would not obviously increase with the increase of shot velocity, the thickness of the compressive stress layer would be increased. Welding residual tensile stress can enlarge the thickness of the compressive stress layer at the same shot velocity when reverse yield appeared.     

不同喷丸工艺下残余应力沿深度的分布规律

利用X射线衍射法系统研究了16种不同喷丸工艺产生的残余应力。每个工件取4个不同位置测点,每测点在表面下250μm范围内取8个测试深度,采用电解抛光进行剥层,结果表明:国产弹丸最大残余压应力出现在表面下50μm处,影响层深150μm;进口弹丸最大应力出现在50~75μm处,影响层深为200μm;喷丸工艺中抛头转速与阿尔门值成正比,随阿尔门值增大残余应力略有增加,但残余应力最大值与阿尔门值之间没有定量对应关系;喷丸后残余应力的影响层深度与弹丸特性有直接关系,而与抛头转速无关。     

Ti合金喷丸强化研究进展

概述了钛合金塑性变形和喷丸强化机理,同时叙述了钛合金强化层中的组织和残余应力,文中重点总结了喷丸强化对钛合金显微组织的影响,指出：喷丸形成的亚结构栅栏效应可显著提高构件的疲劳性能．     

6061铝合金铣削工艺参数多目标优化

铝合金加工工艺参数的选择是影响铝合金零件加工效率和加工质量、降低制造成本、提高设备使用寿命的关键因素。以6061铝合金为研究对象,对铝合金铣削工艺参数多目标优化进行了研究。以主轴转速、进给速度、轴向进给量、径向进给量和刀具直径为实验因素,进行了五因素五水平铣削正交实验,采用遗传算法优化的反向传播神经网络预测模型建立铣削参数与表面粗糙度之间的非线性关系。在此基础上,建立了以材料去除率和加工表面粗糙度为优化目标的多目标铣削参数优化模型,使用基于NSGA-II算法开发的gamultiobj函数对优化模型进行求解。结果表明,优化后的6061铝合金高速铣削工艺参数范围为主轴转速12 000~13 000 r·min^-1,径向进给量0.19~0.21 mm,进给速度1272~1300 mm·min^-1,轴向进给量6~8 mm,刀具直径4 mm。     

基于足球比赛事件检测的视频分析方法

针对足球比赛视频事件检测方法中视频处理的时间成本过高、事件检测的准确率较低、标准的训练样本难以获取等问题,提出了基于人工规则和机器学习相结合的事件检测算法.对足球比赛视频进行镜头分割并提取关键帧,将分割好的镜头进行语义标注,采用特殊镜头实现目标事件镜头序列的初步定位,利用改进的隐马尔科夫模型对初步定位的镜头序列进行分类验证.结果表明,利用特殊镜头可以对目标事件进行初步的定位提取,利用遗传算法改进的Baum-Welch算法可以在训练样本不足的情况下取得更高的准确率.     

Investigation of Surface Roughness in High-Speed Milling of Aeronautical Aluminum Alloy

An approach is presented to optimize the surface roughness in high-speed finish milling of 7050-T7451 aeronautical aluminum alloy. In view of this, the multi-linear regression model for surface roughness has been developed in terms of slenderness ratio, cutting speed, radial depth-of-cut and feed per tooth by means of orthogonal experimental design. Variance analyses were applied to check the adequacy of the predictive model and the significances of the independent input parameters. Response contours of surface roughness were generated by using response surface methodology (RSM). From these contours, it was possible to select an optimum combination of cutting parameters that improves machining efficiency without increasing the surface roughness.