[发明专利]一种基于材料真实状态的喷丸强化表面完整性参数预测方法在审

专利信息
申请号: 202010490817.7 申请日: 2020-06-02
公开(公告)号: CN111651921A 公开(公告)日: 2020-09-11
发明(设计)人: 刘怀举;吴吉展;林勤杰;朱才朝;吴少杰 申请(专利权)人: 重庆大学
主分类号: G06F30/23 分类号: G06F30/23;G06T17/20;G06F111/10;G06F119/14
代理公司: 重庆大学专利中心 50201 代理人: 唐开平
地址: 400044 *** 国省代码: 重庆;50
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 材料 真实 状态 强化 表面 完整性 参数 预测 方法
【权利要求书】:

1.一种基于材料真实状态的喷丸强化表面完整性参数预测方法,其特征是,包括以下步骤:

步骤1、根据材料实测的表面粗糙度数据点进行三维表面重构;

步骤2、依据硬度与屈服强度转化公式,将实测的硬度梯度转化为屈服强度梯度,利用Python编程语言和所得的材料局部屈服强度,为喷丸添加材料属性;

步骤3、依据X射线进行残余应力检测,将初始残余应力进行添加;

步骤4、根据喷丸过程中弹丸撞击靶体的过程,利用赫兹接触理论计算单个弹丸撞击后的弹坑半径;

步骤5、依据全覆盖率计算公式计算不同弹丸直径、弹丸流量等情况下达到全覆盖率所需要的弹丸数目;

步骤6、用步骤5计算的弹丸数目和步骤1重构的材料真实状态的材料属性,使用ABAQUS软件计算喷丸强化表面完整性参数。

2.根据权利要求1所述的喷丸强化表面完整性参数预测方法,其特征是,在步骤1中,所述三维表面重构的过程是:根据表面形貌实际测量仪器测量的表面数据,导入到Matlab软件中进行坐标变化,然后利用三维绘图软件Creo进行三维表面重构,再导入到ABAQUS软件中获得有限元模型。

3.根据权利要求2所述的喷丸强化表面完整性参数预测方法,其特征是:在步骤2中,所述硬度与屈服强度转化公式为:

σYS(y)=-90.7+2.876HV(y)

式中,y代表沿齿面向下的深度,σYS(y)为材料局部屈服强度,HV(y)为沿深度y分布的维氏硬度值。

4.根据权利要求1、2或3所述的喷丸强化表面完整性参数预测方法,其特征是:在步骤4中,等效弹性模量为:

式中,为等效弹性模量,Es,Et为弹丸和靶体的弹性模量,vs,vt为弹丸和靶体的泊松比;

弹丸的喷射速度和喷射压力、弹丸流量、弹丸直径之间的关系式为:

式中,V是弹丸的喷射速度,p是喷丸机的喷射空气压力,m是弹丸流量,D是弹丸直径;

单个弹丸撞击靶体后的弹坑计算式为:

式中,a是弹坑半径,K是能量系数,取0.8,ρs是弹丸密度。

5.根据权利要求4所述的喷丸强化表面完整性参数预测方法,其特征是:在步骤5中,全覆盖率与弹丸数量之间的关系式为:

式中,C是全覆盖率,a是单个弹丸撞击靶体的弹坑半径,N是该覆盖率所需的弹丸数目。

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