車體鋼結(jié)構(gòu)表面噴丸強(qiáng)化有限元分析.pdf

1、本課題從車體鋼結(jié)構(gòu)亟需提高其使用壽命的實(shí)際需求出發(fā)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)車體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行噴丸強(qiáng)化過程的運(yùn)動(dòng)仿真，通過噴丸工藝引起的應(yīng)力、應(yīng)變場進(jìn)行數(shù)值模擬，運(yùn)用有限單元法對(duì)彈丸撞擊后鋼板材料表面應(yīng)力、應(yīng)變的分布進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析。研究了噴射速度、噴射角度和彈丸直徑與殘余應(yīng)力、應(yīng)變的關(guān)系，選擇幾組典型參數(shù)比較，分析不同情況下噴丸對(duì)局部變形的影響，進(jìn)而對(duì)車體鋼結(jié)構(gòu)噴丸強(qiáng)化工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化選擇。對(duì)得到的優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究，主要研究噴射

2、速度和角度對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面強(qiáng)化效果的影響規(guī)律。 首先建立了有限元模型，設(shè)定噴射速度分別為40m/s、60m/s、80m/s、100m/s，噴射角度分別為45°、60°、75°、90°，彈丸直徑分別為φ0.8mm、φ1.0mm、φ1.2mm、φ1.6mm、φ2.0mm的情況下，進(jìn)行單粒彈丸沖擊同一目標(biāo)鋼板的噴丸強(qiáng)化過程仿真分析。分析結(jié)果表明目標(biāo)鋼板受到彈丸反復(fù)沖擊時(shí)應(yīng)力和應(yīng)變的變化規(guī)律是：噴射速度和彈丸直徑對(duì)應(yīng)力、應(yīng)變影響很大，而噴射

3、角度主要影響應(yīng)變。 通過對(duì)彈丸直徑、噴射速度、噴射角度工藝參數(shù)優(yōu)化，得出：對(duì)于彈丸直徑為φ1.0mm，噴射角度為90°，選60～80m/s的速度可以獲得較好的綜合效果；對(duì)于噴射速度為80m/s，彈丸直徑為φ1.0mm，噴射角度為60°較合適；噴射速度為80m/s，噴射角度為90°，彈丸直徑應(yīng)取φ1.0～φ1.2mm。 對(duì)所確定的優(yōu)化工藝參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，主要分析了強(qiáng)化鋼板表面宏觀粗糙度和硬度的變化規(guī)律，從中得出：在其它

4、工藝參數(shù)相同時(shí)，彈丸速度越大，表面粗糙度Ra升高越大；噴射角度越大，表面粗糙度越大。速度為60m/s時(shí)表面硬度提高24.1％；速度為80m/s時(shí)，表面硬度提高38.6％；而在其它工藝參數(shù)相同時(shí)，噴射角度對(duì)硬度的影響基本一致，角度為60°時(shí)表面硬度提高24.1％；角度為90°時(shí)表面硬度提高27.6％。速度一定時(shí)，噴射角度為60°比90°能更好地改善鋼板表面質(zhì)量。角度一定時(shí)，僅僅考慮速度對(duì)鋼板表面粗糙度的影響，60m/s的速度更合適。這一結(jié)