基于ADAMS的水平移动式抛丸机中摩擦阻力及空气阻力对弹丸速度的影响的动力学分析

本文是应用ADAMS虚拟样机仿真技术，仿真弹丸在抛头装置中的运动过程。主要考虑了摩擦力、空气阻力等因素对弹丸的速度和轨迹的影响。本文运用了计算机仿真的方法计算弹丸由定向套窗口抛出至抛打到地面这一过程中弹丸的速度变化情况，并分析了空气阻力和摩擦力的变化情况，对于弹丸速度的理论研究及现实计算具有一定的参考意义。     

基于ADAMS的抛头装置的动力学分析

应用ADAMS虚拟样机仿真技术,仿真抛头装置抛射出的弹丸的抛射路径、抛射速度、抛打轨迹和抛打区域。主要考虑了重力、摩擦力、空气阻力等因素对弹丸的速度和轨迹的影响。而这些因素在现有理论计算中都往往都被忽略,影响了结果的准确性,本文提供了新的方法来计算弹丸的抛射路径、速度、抛打轨迹和抛打区域,提高了设计的准确性。     

机械进丸抛丸器中弹丸进入分丸轮窗口后的运动过程分析

本文分析了机械进丸抛丸器中弹丸进入分丸轮窗口以后的运动过程。推导出了无定向套时进入到分丸轮窗口中的弹丸飞出窗口时的速度，在此基础上推导出了抛丸器正常工作过程中分丸轮窗口中形成的弹丸堆中的弹丸飞出分丸轮窗口时的速度。还进一步分析了分丸轮各窗口中的弹丸能够飞出定向套窗口的临界状态。这为进一步提高分丸轮、定向套等抛丸器易损件的寿命提供了重要的理论依据。     

喷丸数值模拟中一种高效方法

目的 从减小分析步时间的角度出发,调整弹丸随机分布间距,研究提高模拟计算效率的方法。方法 以SAE1070弹簧钢为研究对象,在S230弹丸速度为40 m/s条件下,分析弹丸间垂直间距、水平间距和弹丸冲击方式对模拟结果的影响。结果 在不考虑弹丸间相互作用的前提下,有限元模拟中弹丸间可存在重叠,只要弹丸垂直间距大于0.07 mm,水平间距大于0.4 mm,弹丸随机生成模拟得到的诱导应力分布、塑性应变分布、粗糙度的结果在小偏差范围内收敛,与弹丸间无重叠的模拟结果相近。在满足弹丸间距阈值的前提下,采用同时冲击和顺序冲击方式得到的诱导应力分布在压应力部分区域存在一定偏差,但应力分布曲线整体较为接近,同时冲击的计算时间缩短了约90%。在此基础上,确定合适的弹丸分布,在不同弹丸直径、速度下进行阿尔门试片喷丸模拟,通过对比阿尔门强度值论证了模拟方法的有效性。结论 这种按层分布同时冲击,并在满足间距阈值的前提下尽可能减小间距的弹丸设置方法,保证了模拟精度,提高了计算效率,为数值模拟的应用提供了优化计算成本的新思路。     

基于离散元分析的抛丸器弹丸运动过程仿真

为了研究弹丸在抛丸器内运动对抛丸器的作用机理,以离散元为方法,建立了抛丸器离散元模型。以三维离散元软件EDEM为手段,对弹丸的运动过程进行宏观分析,通过模拟动态的展示了弹丸在抛丸器内运动的宏观规律。分析了弹丸运动过程的能量变化规律,以不同的分丸轮速度模拟测试弹丸的平均速度,发现分丸轮转速对弹丸平均速度的变化影响显著。     

单丸粒和双丸粒喷丸模型的有限元模拟

为了研究复合喷丸的工艺效果,运用ABAQUS有限元软件模拟喷丸过程,建立了单丸粒和双丸粒的三维有限元模型。研究了弹丸速度、弹丸半径及靶材几何特征对残余应力场和等效塑性应变影响的一般规律,并研究了二次冲击时弹丸速度和弹丸半径对强化效果的影响。单丸粒喷丸模型的仿真结果表明,随着弹丸速度和弹丸半径增大,表面残余压应力、残余压应力最大值及残余压应力层深度均增大,等效塑性应变层深度也随之增大。单丸粒喷丸强化不同几何特征靶材表面时的强化效果从大到小依次为凹槽面、平面、圆柱面和球面。双丸粒喷丸强化在靶材表面引入的残余应力和最大残余应力均大于单丸粒喷丸。当第2个丸粒选择较小的弹丸半径时,可在靶材浅表面形成更大的残余压应力。     

抛丸落砂工艺参数的选择

本文从力学关系上分析了抛丸落砂的基本要素:(1)利用高速弹丸抛打铸件内外表面附砂,使之从铸件表面上脱落;(2)将混在弹丸中型砂分离出来,使弹丸和砂子的纯度都在99.5%以上。由此导出计算最佳弹丸直径、弹丸速度抛丸落砂率和丸砂分离器诸参数计算公式。提供设计和生产中应用。     

弹丸进入分丸轮窗口的运动过程分析

分析了抛丸器在正常工作中弹丸进入分丸轮窗口的过程，指出弹丸必须达到一定的角速度才有可能进入分丸轮窗口；并推导出弹丸进入分丸轮窗口的临界角速度的数学表达式；提出了分丸轮内的弹丸环模型，从理论上阐明了弹丸环的存在，为进一步提高抛丸器的抛丸量和抛丸率提供了新的依据     

复杂铸件的抛丸清理

本文分析了弹丸的性能、抛丸量、弹丸速度、弹丸抛射方向等抛丸精理中的几个主要工艺参数对抛丸效果的影响，并利用抛射图为进一步提高抛丸清理效果。     

S30432钢表面喷丸残余应力场的分析

运用有限元软件ABAQUS建立了模拟喷丸残余应力场的三维有限元模型,预测了钢丸喷射所产生的残余应力场,分析了喷丸强度、弹丸尺寸对S30432不锈钢靶材残余应力分布的影响以及变化特征。计算结果表明,喷丸后靶材表面产生残余压应力层,在近表层产生最大残余应力峰,同时在次表层形成二次残余应力峰。在相同弹丸直径、不同喷丸速度下,靶材近表层产生的最大残余压应力峰位接近,次表层产生的残余压应力峰位随速度的增加而加深,但近表层最大残余压应力值随速度的增加而增大;在相同喷丸速度、不同弹丸直径的喷丸作用下,近表层产生的最大残余压应力值的大小相近,而次表层产生的残余压应力峰值随弹丸直径的增大而增加,残余压应力影响层深度随速度增加呈线性增加。     

不同入射角弹丸强化残余应力场的数值模拟

目的通过建立有限元模型模拟研究弹丸入射角度对残余应力场和强化效果的影响。方法采用ABAQUS软件建立了单粒弹丸强化靶体的三维对称模型,对单个弹丸喷丸强化进行了数值模拟,模拟了50、75、100 m/s三种不同速度下,弹丸垂直入射作用在靶体上所产生的残余压应力场,以及30°、60°和90°三种不同入射角度下靶体上产生的残余应力场。结果不同速度下弹丸垂直入射作用在靶体上所产生的残余压应力场的模拟结果显示,随着弹丸速度的增加,靶材次表层的最大残余压应力以及压应力层深度增加。不同入射角度下靶体上产生的残余应力场深度和大小变化不相同,入射角为90°(垂直入射)时,所产生的残余压应力最大,入射角为60°时次之,入射角为30°时最小。结论模拟结果与实验结果的残余压应力最大值和曲线的变化趋势基本一致,吻合程度较高,说明所建的有限元模型可靠。在相同速度下,随着入射角度不断变大,所产生的最大残余压应力也不断增加,在垂直入射时达到最大值。     

AISI-304奥氏体不锈钢喷丸残余应力的有限元模拟

目的针对喷丸有限元模拟中多数模型的弹丸数量较少,不能准确反映喷丸过程中弹丸位置的随机性及喷丸覆盖率对残余应力场影响的问题,对喷丸过程的有限元模拟技术进行优化。方法基于大型有限元分析软件ABAQUS,使用python编程语言对弹丸在三维空间中的分布进行随机化处理,建立了随机多弹丸喷丸AISI-304奥氏体不锈钢的有限元模型。在喷丸覆盖率大于100%的条件下,模拟分析了喷丸工艺中弹丸的数量、尺寸和弹丸的速度对残余应力场的影响,结合试验对有限元模型的合理性进行了验证。结果增加弹丸数量可提高残余压应力层的厚度和残余压应力的最大值,当弹丸数量为90颗时,残余压应力场接近饱和;增加弹丸速度,靶材残余压应力的峰值、表面应力值及残余压应力场的深度值增大,残余压应力峰值出现的位置基本不变;增大弹丸的直径,靶材残余压应力峰值、峰值的位置、表面应力值及残余压应力场的深度值均明显增大。结论喷丸残余应力的试验测量结果和有限元模拟结果吻合,模型合理。     

分丸轮窗口飞出弹丸与抛丸叶片接触前后的运动分析

在求解出了分丸轮窗口中弹丸飞出窗口时的速度及角度的基础上，推导出了分丸轮窗口中飞出的弹丸与抛丸叶片相碰撞时的具体位置；并对弹丸与抛丸叶片碰撞后的运动过程进行了分析，在此基础上提出了分丸轮窗口中飞出的弹丸将与抛丸叶片发生多次碰撞后飞出抛丸器。这是一种全新的观点，它为进一步提高抛丸叶片的使用寿命提供了重要的理论依据。     

ZJ028全自动双工位金属板料抛丸清理机的设计

介绍了汽车车轮轮辐板料抛丸清理设备,包括装、卸料机构和抛丸室等。通过计算和试验的方法确定了主要工艺参数(如弹丸的抛射速度,颗粒大小,工件的运行速度和弹丸的覆盖率等)。整套设备一人操作,可替代传统的钢板酸洗除锈工艺。     

模糊控制在钢板抛丸清理中的应用

针对钢板锈蚀程度不同和生产线运行速度的不同,选择合适的弹丸流量是保证钢板表面清理质量的关键,但对弹丸流量的控制很难建立精确的数学模型.本文采用模糊控制实现对弹丸流量自动控制,提高了钢板的抛丸清理质量.     

球形压力容器超高速撞击应力波传播特性研究

应用二级轻气炮系统发射球形铝合金弹丸超高速正撞击球形充气压力容器,采用PVDF压电传感器对容器壁表面应力波所引起的压力进行采集,获得了不同弹丸撞击速度下球形压力容器器壁表面应力波所引起的压力随弹丸撞击速度和传播距离的变化规律.结果 表明,由于球形压力容器的几何结构和撞击能量向球形压力容器内高压气体传递的原因,器壁表面应...     

喷丸处理Q235钢中晶粒尺寸与残余应力的关系预测

作为优异的表面处理工艺,喷丸表面处理能够提高金属表面性能,被广泛应用于航天航空领域。为了研究喷丸表面强化的内在物理机理,建立了喷丸冲击的力学模型,应用DYNA软件研究弹丸速度、半径和弹丸数量等因素对残余应力的影响。进一步利用Zener-Hollomon参数模型和动态再结晶公式计算出理论晶粒尺寸,并讨论残余应力与晶粒尺寸的演化规律。分析结果发现:弹丸速度、半径和弹丸数量的增大会使残余应力变大而晶粒尺寸相对变小。但并未发现残余应力与晶粒尺寸之间存在定量关系,表明这两种强化机制相互独立。     

Q365A清理室丸砂分离器的改进

在抛丸清理过程中,丸砂分离是一个十分重要的环节。如果丸砂分离效果不好,砂尘和弹丸混在一起,降低了弹丸的流动能力,使弹性供给量不足,从抛丸器混合抛出的砂粒、粉尘,阻滞了弹丸的抛射速度,从而严重影响清理工作的效率。并且还会使易磨损件的寿命降低,周围环境的粉尘浓度增加。我厂使用的一台Q365A抛丸清理室,1993年投入使用,采用的气流式丸砂分器,工作原理如图1所示。弹丸及砂的混合流束流经可调节闸板时呈薄层状下落,此时与气流相遇,合格弹丸落入抛丸器重复使用,砂及粉尘被气流带走。碎弹丸及大砂粒在转折处被分离,粉尘被气流带入吸尘管…     

300M钢喷丸强化残余应力场的数值模拟

利用有限元分析软件ABAQUS 6.12,建立了300M钢喷丸强化有限元模型,利用单弹丸多次冲击靶材的方式模拟喷丸过程中靶材表面发生的循环塑性变形。在控制相同动能输入的条件下,分别选取3种喷丸工艺,对不同喷丸工艺处理后的残余应力场进行有限元模拟并加以比较。结果表明:控制动能输入而改变弹丸尺寸与速度的3种工艺中,弹丸尺寸与速度分别为0.8mm与37m/s时,靶材获得"饱和"残余压应力场所需冲击次数最少,"饱和"残余应力场的分布也各不相同,残余压应力场强度是多个工艺参数的函数。     

基于CFD-DEM仿真的喷丸工艺参数优选

目的综合考虑喷丸过程的能量效率,以最少喷打时间和最小比能为目标进行喷丸工艺参数优选。方法通过分析弹丸群以单对称单元模型喷打的弹痕排布方式,以及满足一定覆盖率时平均每个弹丸形成的弹坑面积,得到随机喷打时的材料去除体积,进而得到能量利用效率。以喷丸入口压强、弹丸直径和弹丸流量三个工艺参数为变量,以一定覆盖率下的最小喷丸时间和最大能量利用率为目标,建立喷丸工艺参数优化模型。通过建立CFD-DEM气固两相耦合的喷丸仿真模型,进行仿真实验,得到出口弹丸速度与工艺参数的关系,进而得到每组实验的喷丸时间和能量利用率。结果通过16组仿真实验,得到第4组工艺参数为最优喷丸工艺参数组合,即入口压强为0.5 MPa,弹丸直径为1.0 mm,弹丸流量为0.6 kg/s。结论CFD-DEM仿真模型能够得到出口弹丸速度与其他工艺参数的关系,喷丸工艺参数优化模型能够兼顾效率和能量利用率,并筛选出最优工艺参数组合,为喷丸工艺参数决策提供指导。