水射流冲击压力最佳喷距数值仿真及试验研究

基于水射流冲击模型,应用Fluent流体分析软件对喷嘴射流冲击力进行数值仿真,得出不同喷距对射流冲击压力的影响。结果表明：在低压连续水射流条件下,出口直径为2 mm的喷嘴在喷距为50 mm时产生的射流冲击压力最大;并通过实验验证射流仿真模型的正确性和有效性。     

变质超高锰钢的冲击磨料磨损行为研究

本文通过动载磨料磨损实验和硬度测量,利用ＳＥＭ和ＴＥＭ观察磨损表面形貌和微观组织,研究了超高锰钢的冲击磨料磨损行为,研究结果表明,在０．５和１．０Ｊ冲击功下,Ｍｎ１７（ＳＲ）和Ｍｎ２０（ＳＲ）的耐磨性高于Ｍｎ１２（ＳＲ）;在中,低磨损冲击功下,变南硬Ｍｎ１７的耐磨性有所提高,但在高冲击功下,变质反而使耐磨性有所降低,磨损表层的变形组织主要由高密度位错和变形带组成,加工硬化和变质处理的适当配合使高超     

TiB2-Cu复合材料热冲击损伤行为的数值模拟

利用等离子电弧加热器结合数值模拟，考察了燃烧合成制备的TiB2-Cu金属陶瓷复合材料热冲击损伤行为；通过热物理性能实验数据，模拟了材料在高温环境中非均匀热传输边界条件作用下瞬态温度场和热应力场的分布。结果表明：材料中心位置处于压应力，并且沿径向递减：当越过电弧加热区，压应力逐渐转变为拉应力，并且最大拉应力处于试样周边区域；在热冲击条件下的损伤行为是热裂纹产生于试样边缘，然后沿径向中心区域扩展：等离子电弧加热实验也证实了理论模型的合理性。     

磨料水射流单颗磨粒侵彻的仿真研究

为了提高磨料水射流的材料去除率,采用ABAQUS软件建立磨料水射流单颗磨粒侵彻18CrNiMo7-6靶材的仿真模型,观察分析磨粒侵彻过程中靶材表面凹坑的变化情况;同时探究磨粒初始速度、磨粒直径、磨粒密度以及入射角度对凹坑形状及尺寸的影响规律,并根据材料去除体积优化磨料水射流工艺参数。结果表明：凹坑深度、材料去除体积随着磨粒初始速度、磨粒直径、磨粒密度、入射角度的增加而增大,凹坑宽度随着磨粒初始速度、磨粒密度的增加先增大而后保持在最大宽度,随着磨粒直径的增加而增大,随着入射角度的增加而减小。以最大材料去除体积为目标,此仿真方案中最优参数为：磨粒初始速度为400 m/s,磨粒密度为12 000 kg/m3,入射角度90°,磨粒直径为1 mm。     

CoCrWSi涂层高温冲击磨粒磨损行为*

CoCrWSi涂层由于其优异的耐高温氧化性能,有望成为汽轮机零部件的防护涂层之一。但是关于该涂层在汽轮机真实服役环境中的高温冲击磨粒磨损行为却鲜有报道。以汽轮机阀门部件材料SA-182F92为基体,制备CoCrWSi防护涂层。利用自研的高温沙粒冲击试验机,研究CoCrWSi涂层在沙蚀环境中的高温冲击磨损行为,通过冲击动力学响应和磨痕形貌来评价该涂层的耐冲击磨粒磨损性能。结果表明：CoCrWSi涂层具有耐高温冲击磨粒磨损性能,具体表现为相同冲击次数下,CoCrWSi涂层样品的磨损面积、磨损体积和最大磨痕深度比基体样品小数倍,CoCrWSi涂层样品的能量吸收量和吸收率均小于基体样品。在高温沙粒环境下,冲击的过程中会有大量的沙粒嵌入磨痕表面,沙粒具有的不规则棱角会切削磨痕表面,进而磨痕表面可以观察到大量犁沟。在高温沙粒环境下,基体与涂层的磨损机理为塑性变形和磨粒磨损。不同的是,软化的基体在冲击区域边缘有明显的隆起,发生更严重的塑性变形;而涂层在冲击过程中虽没有完全剥落,但涂层内部萌生了微裂纹,磨痕表面也有部分涂层剥落。研究结果是在模拟汽轮机真实服役状况下得出的,试验参数如加热温度、沙粒（杂质...     

超高锰钢耐磨性及其冲击磨料磨损行为的研究

通过动载荷冲击磨料磨损试验及磨损后磨面硬度测量,利用SEM和TEM观察磨损表面形貌和磨损亚表层组织,研究了超高锰钢的耐磨性和冲击磨料磨损行为.结果表明,冲击功为0.5 J和1.0 J时,碳含量较低的超高锰钢耐磨性与普通Mn13相当,碳含量较高的超高锰钢耐磨性高于普通Mn13;冲击功为2.0 J时,超高锰钢具有好的耐磨性,是普通Mn13的1.21倍,磨面硬度较高.超高锰钢冲击磨料磨损后磨损亚表层的变形组织主要由高密度位错和变形带组成,磨损亚表层的变形带相互交叉、截割.依据实际工况条件,加工硬化和冲击韧度适当配合的超高锰钢耐磨性良好.     

高压水磨料射流切割的力学特性与模型

通过理论分析与实验测定，分析和建立了高压水磨料射流切割的力学特性与模型，得出水射流的流量系数为０．７５，磨料射流的平均流速系数为０．９５。认为水射流主要通过水介质的滞止动压进行切割，磨料射流主要通过磨粒的冲击动压进行切割。给出了射流切断面积速度与材料破坏能量的关系曲线。     

冲击腐蚀磨损系统中影响因素的正交分析

用改进的MLD-10型冲击腐蚀磨损试验机，对不同条件下的冶金矿山用低碳高合金钢的冲击腐蚀磨损性能进行了试验。用正交分析法研究了磨粒，冲击功和pH值在低碳高合金钢冲击腐蚀磨损过程中的作用。结果表明，磨粒在冲击腐蚀磨损过程中对材料的影响最大，其次为冲击功，pH值的影响最小。     

基于后混合式磨料水射流磨料颗粒运动研究

为了改善后混合式磨料水射流的切割性能,以固液两相流理论为基础,通过FLUENT模块对喷嘴内磨料的运动进行建模和数值分析。以聚焦管内的单个颗粒为研究对象,优化传统的颗粒相控制模型,获得磨料颗粒在喷嘴内基本的运动情况。研究表明,磨料颗粒吸入混合腔后通过各相之间的碰撞进入高压射流,形成液固两相流。两相流形成初期,磨料颗粒的速度在高压水射流的携带作用下迅速上升。由于混合腔内部结构突变等原因,颗粒相速度浮动较大且处于非稳态。当颗粒通过收敛段进入聚焦管后,颗粒相速度以指数形式逼近射流相速度并逐渐稳定。但由于存在沿程能量损失等因素,颗粒相速度与射流相速度始终存在滑移,最终颗粒相速度仍略小射流相速度。     

空气冲击造型过程的数值模拟

在铸造生产中，空气冲击造型工艺目前仍然是应用很广泛的一种造型方法，它是涉及离散的材料体系、材料非线性、几何非线性、接触非线性等问题共存的复杂的瞬态动力学过程。本文通过ANSYS软件，采用非线性动力学有限元分析对气冲造型过程进行数值模拟，取得了较好的结果。     

面向等离子熔射成形技术的粉末飞行特性数值分析

粉末在射流场中飞行特性是影响熔射成形件质量的重要因素。通过所建立的粉末与射流相互作用的动量和能量传递方程，应用有限差分法，模拟计算和分析了粉末速度与温度分布规律及其对成形件质量的影响。结果表明：①粒径及密度越小，加(减)速度越快，而到达原模时的速度则不同；②热传导性越差，粒径越大，极值温度则越小，且逐渐向原模方向偏移；③粉末的力学行为和加热特性的匹配，可进一步提高熔射成形件质量。模拟结果为实现熔射成形质量控制及参数优化，提供了理论依据。     

Numerical Analysis of Cold Spray Particles Impacting Behavior by the Eulerian Method: A Review

Numerical simulations have been widely used to study particles impacting behavior in cold spraying. Among the used simulation methods, the Eulerian frame becomes increasingly attractive for its absence of mesh distortion which happens in the Lagrangian frame. It has been proved that particle deformation behaviors upon impacting calculated by the Eulerian method are well comparable to the experimental observations. In this review article, the literature on modeling particle impacting by the Eulerian method was summarized. In the second part, the Eulerian method was detailedly introduced. In the third part, the particle/substrate impacting behavior, and its influencing factors, i.e., mesh resolution, particle impacting velocity, preheating (particle or/and substrate) and oxide film, were summarized. Additionally, the prediction of critical velocity and residual stresses by using the Eulerian method was also discussed in detail. Finally, the current issues, problems and prospects existing in the Eulerian simulations of particle impacting were explored.     

基于分子动力学研究刚性磨粒划擦铝基材料去除行为

目的 实现材料高效去除,避免亚表层严重滑移,以及改善已划擦区表面形貌质量.方法 基于EAM和Morse混合势函数,采用分子动力学法对刚性磨粒划擦Al材料的去除行为展开研究,分析磨粒尺寸、温度、压深、速度对材料去除行为的影响,并提出飞秒激光辅助加热改善材料塑性去除行为的方法.结果 不同划擦因素变化对Al材料去除、表面形貌...     

冷喷涂粒子碰撞行为三维有限元热力耦合分析

冷喷涂粒子的碰撞变形行为对粒子的沉积起着重要的作用.采用ABAQUS/Explicit显式有限元分析软件对冷喷涂过程中粒子碰撞行为进行了三维数值模拟.通过引入材料的失效模型,获得了与文献报道试验结果相吻合的计算结果.计算结果表明,随着粒子速度增加,粒子变形程度增加,基体坑深增加.粒子大小对其碰撞变形形貌影响不大,不同尺寸粒子的变形具有相似性.     

Fe-B-C耐磨合金冲击磨料磨损的研究

为揭示Fe-B-C耐磨合金冲击磨料磨损的本质，讨论了冲击磨料磨损的特点；分析了该材料在冲击磨料磨损工况下的磨损机理。结果表明，Fe-C-B耐磨合金的磨损机理主要为微观切削和多次塑变磨损。为合金的进一步研究提出了努力的方向。     

冷喷涂粒子碰撞行为和临界速度预测的数值模拟研究现状

目前,冷喷涂技术受到越来越多国内外学者的关注。文中基于已公开发表的文献,详细讨论了冷喷涂过程中粒子碰撞行为的数值模拟和临界速度预测的研究现状。首先,简要介绍了冷喷涂、粒子结合机理和临界速度的概念。其次,总结了拉格朗日法、欧拉法和光滑粒子法等数值计算方法,并对数值计算获得的结果,例如:变形形貌、界面温度、能量变化及临界速度的预测进行了讨论。最后,探讨了冷喷涂粒子碰撞行为数值模拟中存在的问题和研究前景。     

冷喷涂Fe基非晶涂层颗粒沉积行为数值模拟

冷喷涂工艺是近年来快速发展起来的新型表面喷涂工艺,冷喷涂很好地解决热喷涂存在的一些弊端。有关研究影响冷喷涂效果的文章有很多,但大多都是仿真模拟研究单粒子沉积行为影响因素,对于多粒子的研究极少。本文主要仿真多粒子以不同速度、粒径大小、粒子间距对沉积行为影响。     

高速磨粒流动辅助电解复合加工方法

针对难加工材料表面抛光难、工具损耗严重、加工效率低的问题,提出了一种高速磨粒流动辅助电解加工的方法,通过在电解液中添加微小磨粒,伴随电解液高速流动实现电化学溶解与钝化膜微量磨削的复合加工。针对该方法的加工参数进行了分析,研究了加工时间、加工电压、加工间隙、电解液浓度、电源种类、磨粒粒径对实验结果的影响。结果表明:采用5 V电压的直流电源,以质量分数10%的NaNO3作为电解液,设定加工间隙1 mm,用1200目的磨粒加工5 min,可得到表面质量较好的工件,表面粗糙度Ra<0.1μm。     

磁性磨粒辅助磁针磁力研磨的应用研究

目的解决磁针磁力研磨工艺中磁针对工件表面碰撞损伤及存在研磨盲区的问题。方法在磁针中加入磁性磨粒增加磁针束的柔性,同时磁针为磁性磨粒提供研磨压力和切削力。将三相正弦交流电接入定子线圈,利用交流电的相位差产生旋转磁场,驱动混合磨料对微小复杂工件进行研磨。在混合磨料总质量不变的条件下,依次采用磁针、磁性磨粒和不同质量混合比的混合磨料进行对比试验。结果相较于单一磨料,使用混合磨料加工40 min后的工件表面形貌较好,表面粗糙度值下降幅度大,且有较大的材料去除量。当磁针与磁性磨粒的质量混合比为1∶2时,加工后的工件表面形貌最佳,无明显加工纹理和磁针碰撞痕迹,工件表面粗糙度值由原始的1.0μm下降到0.54μm左右,材料去除量为2.8 mg左右,微小沟槽内无研磨盲区。结论在电磁研磨工艺中,使用磁针和磁性磨粒质量比为1∶2的混合磨料可提高研磨效果,避免磁针的碰撞对工件表面造成损伤,磁针可将磁性磨粒挤入工件微小沟槽,无研磨盲区。