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。     

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。     

2024铝合金喷丸粗糙度试验与数值模拟

为研究喷丸处理对2024铝合金表面粗糙度的影响,提出一种利用数值模拟预测喷丸粗糙度的有效方法。 对铝合金试件进行喷丸处理,测量得到粗糙度特征值Ra。 利用有限元软件ABAQUS对喷丸过程建立多丸粒模型并进行数值模拟,基于所提出的Ra离散化计算式,通过对采样路径上节点位移的统计处理,得到R_a模拟值,最后通过改变模型相关参数,分析喷丸参数对粗糙度的影响规律。 试验结果表明:模拟值与实测值相对误差分别为16.7%、2.5%、4.3%,两者吻合良好,验证了仿真模型及结果的正确性,另外模拟得出喷丸工件表面粗糙度随丸粒直径的增大而增加;随喷丸速度的增加而增加;随丸粒覆盖率的增大先大幅增长,后增速减缓。     

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。     

控制弹箭头部攻角的弹道修正弹外弹道研究

目的　研究存在头部攻角的弹道修正弹头攻角对外弹道的影响 .方法　通过分析弹丸头部攻角对弹丸外弹道性能的影响 ,建立了修正弹外弹道模型 ,根据模型编制外弹道仿真软件对弹道修正弹外弹道进行计算 .结果　根据外弹道仿真结果 ,给出了头部攻角与弹丸射程之间的关系 .结论　通过对弹丸头部攻角的控制 ,可以实现对弹丸飞行弹道的控制 ,所建立的外弹道模型及仿真结果对控制弹丸头部攻角的弹道修正弹控制执行机构的研究具有重要的指导意义 .     

不同喷丸工艺下残余应力沿深度的分布规律

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50⁷5μm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。     

新型旋进侵彻钻地弹数值模拟

为了使钻地弹的侵彻深度达到毁伤的目的,通过在弹体表面刻螺旋槽,基于TrueGrid建立了三种不同结构的弹丸有限元模型.应用LS-DYNA3D进行了数值模拟仿真,初步探讨了三种不同结构的弹丸和混凝土相互作用的规律,得到了作用过程中三种不同结构弹丸的破坏效能.结果表明:由于外表面刻螺旋槽,弹丸在侵彻过程中产生旋转力矩剪切混凝土,使侵彻效能提高了20%.研究结果可为钻地弹在增加侵彻深度效能上提供借鉴.     

基于Modflow的灌区地下水管理策略——以柳园口灌区为例

根据开封市柳园口灌区的水文地质条件,运用地下水数值模拟软件Visual Modflow,建立了地下水三维非稳定流模型.用1986-1998年的资料进行率定,1999-2003年的资料进行验证,结果表明模型的模拟结果与实际情况较吻合,模型可以对该灌区的地下水动态进行模拟和预测.拟定不同的地下水开采量、不同的地表引黄水分配以及不同的作物种植结构等方案,对灌区地下水系统对各方案的响应进行模拟.结果表明,与种植结构的调整及控制地下水开采量相比,灌区采用井渠联合应用模式可以更加有效地减少潜水蒸发和控制适宜的地下水位埋深.模拟分析结果为灌区合理开采地下水及提高灌区水利用率提供了科学的水管理依据.     

基于AUTODYN对钨立方体高速侵彻靶体的数值模拟分析

描述了弹丸高速碰撞靶体过程中的各种破坏效应,包括成坑、冲塞等.详细介绍和分析了基于AUTODYN程序数值模拟弹丸高速碰撞靶体问题的关键技术,包括基本算法、材料强度模型和失效模型、材料状态方程单元侵蚀等.在此基础上,通过典型算例验证了基于AUTODYN程序模拟弹丸高速碰撞靶体过程中各种破坏效应的可行性、有效性和可靠性.