先进性:本成果实现了喷丸工艺参数与被喷零件表面形貌与残余应力、硬度梯度等性能参数之间的定量关联仿真计算,主要包括1)基于DEM-FEM的喷丸工艺仿真计算,可计算得到工件表面微观形貌、表面粗糙度及表层残余应力分布;2)喷丸仿真软件可视化,多参数输出,仿真计算值与实测值误差小于15%;3)基于数据驱动的喷丸工艺性能预测,计算最优的喷丸工艺参数。 |
创新点:本成果已在最复杂的机械零件—-螺旋锥齿轮喷丸工艺优化计算仿真中得到验证,创新点包括1)基于离散单元法(Discrete Element Method)计算喷丸过程中弹丸流与螺旋锥齿轮的复杂碰撞过程;2)进行准静态拉伸/压缩试验、Hopkinson拉伸/压缩试验,获得航空齿轮钢准静态/动态力学性能参数,建立高性能航空齿轮钢材料数据库;3)基于有限单元法(Finite Element Method)实现螺旋锥齿轮表面完整性参数计算;4)基于Abaqus与Python编写螺旋锥齿轮喷丸仿真软件,实现DEM-FEM模型自动化建立,输入喷丸工艺参数,输出喷丸后表面完整性信息,实现了整个喷丸仿真流程一体化; 5)建立传动零件喷丸仿真预测模型分析软件,以大的残余压应力和小的表面粗糙度为目标,实现喷丸工艺多目标优化,为实际喷丸加工提供最优参数。 |
应用前景:喷丸工艺能够提高零件疲劳寿命,但不适当的喷丸工艺参数会使齿轮表面承载性能恶化。通过喷丸工艺仿真软件对喷丸后表面完整性参数进行预测,实现齿轮高表面完整性制造。对高速重载下的航空齿轮抗疲劳制造有广泛应用前景。 |
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