[发明专利]一种基于ABAQUS的喷丸强化变形的有限元模拟方法

权利要求书

1.一种基于ABAQUS的喷丸强化变形的有限元模拟方法，其特征在于包括以下步骤:

步骤1.喷丸强化残余应力有限元模拟；

在ABAQUS动态显示中通过弹丸撞击法建立喷丸强化残余应力有限元模型，对一定尺寸的板料进行喷丸强化残余应力有限元模拟，获得喷丸强化后的残余应力分布；

(1)确定材料参数及计算弹丸平均速度；材料性能参数通过单向拉伸试验获得，通过喷丸强化残余应力有限元模拟得到残余应力分布结果，将残余应力分布作为一种等效载荷用于后续的喷丸强化变形模拟；针对气动式喷丸强化设备，有限元模拟中弹丸平均速度采用经验公式进行计算:

v=163.5×p1.53×m+10×p+295×p0.598×d+10p+4.3×p---(1)]]>

公式(1)中，v为弹丸平均速度m/s，p为喷丸压力MPa，d为弹丸直径mm，m为弹丸流量kg/min；

(2)建立模型及网格划分；根据弹丸撞击法建立喷丸强化残余应力有限元模型，使受喷试件的表面受到弹丸的冲击作用，以保证100％的喷丸覆盖率；在弹丸撞击区域采用局部细化网格方式划分单元；

(3)载荷设定及边界条件；在ABAQUS动态显示分析中通过定义弹丸的初始速度，模拟弹丸与受喷试件表面撞击过程中所产生的冲击载荷，试件模型四边设置有对称约束边界条件；

(4)提交分析作业及后处理；创建分析作业并提交分析进行计算，完成有限元计算后得到喷丸强化残余应力分布；

步骤2.喷丸强化变形有限元模拟；

在ABAQUS中基于应力等效原理建立喷丸强化变形有限元模型，将喷丸强化残余应力有限元模拟得到的残余应力分布结果作为一种等效载荷，以初始应力的形式写入有限元模型；

(1)建立模型及网格划分；采用壳单元代替实体单元进行建模，将具体零件各部分的厚度赋给壳单元模型；设定零件划分网格单元；

(2)载荷设定及边界条件；通过有限元软件ABAQUS提供的用户子程序SIGINI来定义初始应力场，该子程序在有限元模型的特定区域定义初始应力，以模型的节点坐标、网格单元编号或积分点为变量定义初始应力场；初始应力定义后采用ABAQUS的静态解算器对其进行求解，得到零件在给定的初始应力作用下的变形情况；

(3)提交分析作业及后处理；创建分析作业，然后在Job模块里设置编辑Job中General选项，读入SIGINI子程序并提交分析进行计算，完成有限元计算得到零件喷丸强化变形量。