abaqus噴丸強(qiáng)化的案例
“古典”噴丸強(qiáng)化的abaqus仿真 ￥2999
噴丸強(qiáng)化簡介
噴丸強(qiáng)化是常用的表面處理技術(shù)之一，屬于冷加工方法的一種。噴丸過程即是大量球形小彈丸轟擊需加工的表面的過程，其目的是為了獲得更好的表面質(zhì)量和更好的疲勞性能。噴丸強(qiáng)化在零件表面可以形成表面殘余壓應(yīng)力（Compressive residual stress，CRS）層，表面壓應(yīng)力可以有效增強(qiáng)零件的疲勞強(qiáng)度，延長零件的疲勞壽命；同時作為冷加工的方法，噴丸又能使零件表面位錯密度增高，表面晶粒細(xì)化，起到冷作硬化作用，同時也抑制了疲勞裂紋的擴(kuò)展；噴丸方法還能將疲勞源由表面驅(qū)趕到零件表層以下。位于表層以下的疲勞源所引發(fā)的疲勞強(qiáng)度極限，或稱內(nèi)部疲勞極限，是表層疲勞極限的1.3~1.4倍。
通過改變表面疲勞強(qiáng)度來改善零件疲勞強(qiáng)度的手段有很多，例如磨削加工、機(jī)械拋光、電解拋光、表面滲碳、滲氮、表面淬火、表面激光加工、表面滾壓、振動沖擊、拋/噴丸等。相比其他強(qiáng)化手段，噴丸強(qiáng)化方法受材料種類、材料靜強(qiáng)度，零件幾何結(jié)構(gòu)和尺寸大小的影響較小，且成本較低。
噴丸強(qiáng)化的諸多優(yōu)點使得對其的研究和興趣一直沒有中斷，由于噴丸是一種復(fù)雜的，過程隨機(jī)的工藝過程，以往針對其的研究多為試驗研究，實際工程中加工的工藝條件和工藝參數(shù)也都是人為根據(jù)工程經(jīng)驗選擇的。然而實驗研究昂貴費時，實施不便；工業(yè)經(jīng)驗應(yīng)用范圍有限，且經(jīng)驗的建立需要大量的試錯過程，不可能一蹴而就。試驗方法和工程經(jīng)驗法的固有缺陷以及諸如ANSYS、ABAQUS、NASTRAN/PATRAN等具有強(qiáng)大功能的有限元軟件的出現(xiàn)，將研究者的注意力吸引到了噴丸過程的數(shù)值仿真領(lǐng)域。數(shù)值仿真方法不僅經(jīng)濟(jì)、易于實施，而且它同樣能對噴丸過程中彈丸沖擊靶材的機(jī)理做深入研究，能夠獲得大量試驗所需的應(yīng)力應(yīng)變，位移變形等參數(shù)。因此，數(shù)值仿真分析方法在噴丸領(lǐng)域的應(yīng)用研究日益深入。
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本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、掌握噴丸三維模型的繪制
2、掌握顯示動力學(xué)分析相關(guān)的材料參數(shù)設(shè)置
3、理解顯示動力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)噴丸強(qiáng)化分析的相互關(guān)系的設(shè)置
5、了解顯示動力學(xué)網(wǎng)格的劃分
6、學(xué)習(xí)結(jié)果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018.
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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“現(xiàn)代”噴丸強(qiáng)化及阿爾門強(qiáng)度的abaqus仿真
噴丸強(qiáng)化作為一種成本低，適用范圍廣的表面強(qiáng)化技術(shù)一直有著不錯的生命力。在實際工程中，噴丸強(qiáng)度的覆蓋率和阿爾門強(qiáng)度均是通過試片試噴完成的，但是有限元仿真工作者們也一直沒有放棄使用計算機(jī)輔助技術(shù)來實現(xiàn)更低技術(shù)成本，更方便快捷的噴丸結(jié)果預(yù)測。
通常來說模擬噴丸過程有如下幾種套路：
單粒實體（或有質(zhì)量的剛性殼體，下同）彈丸沖擊平面靶材，適用于機(jī)理研究，合理的計算時間較短，一般在幾分鐘到幾十分鐘之間。
多粒規(guī)則排布實體彈丸沖擊平面靶材，適用于機(jī)理研究，殘余應(yīng)力分布研究，合理的計算時間隨彈丸數(shù)量的增加而增加，一般在1~5小時左右。
多粒隨機(jī)排布實體彈丸沖擊平面靶材，適用于機(jī)理研究，殘余應(yīng)力分布研究，覆蓋率研究，表面粗糙度研究。如果專注于殘余應(yīng)力研究，此方法相比方法2并無明顯優(yōu)勢，反而要花費不少時間在前處理上。此方法合理的計算時間隨彈丸數(shù)量的增加而增加，通常達(dá)到100%覆蓋率和較均勻的應(yīng)力分布時，再附加一小段穩(wěn)定應(yīng)力波動的時間，隨后即可停止計算，根據(jù)通常計算規(guī)模，計算時間從幾小時到幾十小時不等。
離散元模擬彈丸沖擊任意形狀靶材，適用于殘余應(yīng)力分布研究，噴丸成形研究，覆蓋率研究，表面粗糙度研究。仿真過程較為接近真實工藝，但是由于計算時間的約束，無法模擬真實工程中幾十秒到幾分鐘的大時間跨度過程。只能在合理的范圍內(nèi)，對工藝時間進(jìn)行大比例的壓縮。
等效方法（溫度等效法，壓力層法等等），此類方法適用于宏觀變形和應(yīng)力的研究，而且往往是在獲取大量實驗數(shù)據(jù)之后才能進(jìn)行有意義的等效。無法研究覆蓋率，表面粗糙度等表面完整性指標(biāo)。但是勝在可以使用隱式分析，計算時間較短，可能是五種方法里最短的。不過對于復(fù)雜形狀的工件，其前處理較為繁瑣。
綜上分析，方法4在研究范圍上最為廣泛，較為適合研究機(jī)構(gòu)和高校的研究工作。
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本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
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2、掌握顯示動力學(xué)分析相關(guān)的材料參數(shù)設(shè)置
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4、學(xué)習(xí)噴丸強(qiáng)化分析的相互關(guān)系的設(shè)置
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案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018.
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噴丸強(qiáng)化與激光噴丸
接噴丸強(qiáng)化與激光噴丸調(diào)試。有意者私聊
噴丸強(qiáng)化與激光噴丸
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ABAQUS通過VDLOAD子程序模擬激光噴丸強(qiáng)化
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ABAQUS通過VDLOAD子程序模擬激光噴丸強(qiáng)化
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噴丸強(qiáng)化基本概念
近期工作中接觸噴丸強(qiáng)化（強(qiáng)力噴丸）比較多，搜索了一些資料，做了一些筆記，記錄了一些照片，整理一下，與大家共享。希望與大家交流。
1.強(qiáng)化噴丸概念
在了解噴丸強(qiáng)化技術(shù)之前，我們有必要將拋丸、噴砂、噴丸的三個容易混淆的概念解釋一下。這三個概念其實就四個字：噴、拋、丸、砂，其中，噴拋是工藝方法，丸砂是使用的材料。噴，是用高壓空氣將丸、砂吹到工件的表面，拋是用高速旋轉(zhuǎn)的葉片拋射到工件表面，丸用的是鋼丸，砂用的是石英砂等。
噴丸過程就是將大量彈丸噴射到零件表面上的過程，有如無數(shù)小錘對表面錘擊，因此，金屬零件表面產(chǎn)生極為強(qiáng)烈的塑性形變，使零件表面產(chǎn)生一定厚度的冷作硬化層，稱為表面強(qiáng)化層，此強(qiáng)化層會顯著地提高零件的疲勞強(qiáng)度。 測評強(qiáng)化丸質(zhì)量有三個基本參數(shù)：強(qiáng)度、覆蓋率、表面粗糙度。
2.噴丸強(qiáng)度
影響噴丸強(qiáng)度的工藝參數(shù)主要有：彈丸直徑、彈流速度、彈丸流量、噴丸時間等。彈丸直徑越大，速度越快，彈丸與工件碰撞的動量越大，噴丸的強(qiáng)度就越大。噴丸形成的殘余壓應(yīng)力可以達(dá)到零件材料抗拉強(qiáng)度的60％，殘余壓應(yīng)力層的深度通常可達(dá)0.25mm，最大極限值為１mm左右。噴丸強(qiáng)度需要一定的噴丸時間來保證，經(jīng)過一定時間，噴丸強(qiáng)度達(dá)到飽和后，再延長噴丸時間，強(qiáng)度不再明顯增加。在噴丸強(qiáng)度的阿爾門試驗中，噴丸強(qiáng)度的表征為試片變形的拱高。
3.阿爾門（Almen）試驗
噴丸強(qiáng)度常用N試片（用于有色金屬試驗）、A試片（最常用）、C試片（更高強(qiáng)度）來進(jìn)行測量， A試片和C試片之間關(guān)系為近似3倍關(guān)系。如用C試片測得強(qiáng)度為0.15-0.20C mm就相當(dāng)于0.45-0.60A mm。圖中厚的為C試片，薄的為A試片。
試驗過程中，先測量試片原有變形，然后將卡好該試片的工裝置于噴丸箱內(nèi)，采用與工件相同的工藝進(jìn)行噴射。噴丸結(jié)束，取下試片，測量變形拱高。
展開 噴丸強(qiáng)化表面的疲勞過程
噴丸強(qiáng)化是利用高速彈丸流對金屬材料表面進(jìn)行沖擊，使其表面及近表面發(fā)生塑性變形，出現(xiàn)應(yīng)變硬化、組織結(jié)構(gòu)和殘余應(yīng)力的變化，可以改善零件的表面完整性，提高零件在室溫下和疲勞斷裂抗力和應(yīng)力腐蝕開裂抗力。
本文研究了高強(qiáng)度彈簧鋼50CrVA無缺口板狀試樣經(jīng)淬火回火后達(dá)到1200～1800MPa的抗拉強(qiáng)度時表面處理后的殘余應(yīng)力，以及各種表面狀態(tài)下的疲勞行為。
材料和熱處理
50CrVA主要成分見表1。用長400mm的試樣先在860℃淬火，然后分別在390℃、500℃、615℃進(jìn)行回火，獲得了抗拉強(qiáng)度為1200MPa、1500MPa、1800MPa的試樣。試樣按表2進(jìn)行表面處理。
表1 50CrVA主要成分(%)
表2 表面狀態(tài)和材料狀態(tài)
試驗結(jié)果
試樣的加載采用四點彎曲法，最小應(yīng)力為常數(shù)200MPa，最大應(yīng)力可變。殘余應(yīng)力的測試采用X射線法，晶格變形可按照Sin2ψ 法計算。為了測量殘余應(yīng)力分布，使用電解拋光對試樣的表面進(jìn)行連續(xù)剝層。
疲勞試驗前的表面狀態(tài)見表3，抗拉強(qiáng)度1500MPa的試樣表面粗糙度，在未噴丸時大約為31μm，而經(jīng)噴丸處理后升高至63μm，強(qiáng)度為1200MPa的試樣情況與此類似。但1800MPa的高強(qiáng)度水平的試樣噴丸后表面粗糙度卻顯著的降低至37μm。
表3 疲勞試驗前的表面狀態(tài)
試樣表面上的殘余壓應(yīng)力隨著抗拉強(qiáng)度的增加而增加，并且殘余壓應(yīng)力的最大值和它在表面層下的深度也與此類似。預(yù)應(yīng)力噴丸使試樣表面產(chǎn)生了最大的殘余壓應(yīng)力，同時預(yù)應(yīng)力噴丸不但使殘余應(yīng)力的最大值增加，而且使最大值距表面的深度增加。
展開 
筆記99：噴丸強(qiáng)化用鋼絲切丸的磨損失效機(jī)理
筆記99：噴丸強(qiáng)化用鋼絲切丸的磨損失效機(jī)理
基于ABAQUS的python不同噴丸角度的隨機(jī)彈丸噴丸插件
Python實現(xiàn)可變噴丸角度的隨機(jī)彈丸分布
噴丸是一種典型的強(qiáng)化手段，采用高速彈丸反復(fù)撞擊材料表面，使表層發(fā)生塑性變形，從而引入顯著殘余壓應(yīng)力，增大零件表面硬度，細(xì)化晶粒，有利于提高材料的抗疲勞性能。
噴丸覆蓋率和噴丸角度作為噴丸工藝中最重要的工藝參數(shù)之一，直接影響噴丸工藝的加工質(zhì)量。覆蓋率C表示為被噴零部件表面上的彈痕面積與零部件總面積的比值，可通過阿夫拉米公式計算：
單彈丸模擬結(jié)果
r為單個彈丸撞擊后留下的彈坑半徑；N 為彈丸個數(shù)。
ABAQUS軟件作為一款強(qiáng)大的非線性軟件，在沖擊領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。本帖主要通過ABAQUS的python二次開發(fā)實現(xiàn)機(jī)械噴丸強(qiáng)化過程，并根據(jù)單彈丸噴丸后的結(jié)果結(jié)合阿夫拉米公式近似得到一定覆蓋率下的彈丸個數(shù)。
噴丸速度與噴丸強(qiáng)度有關(guān)，實際實驗中以ALMEN試片的弧高值表征噴丸強(qiáng)度，在模擬中以100%覆蓋率下的噴丸速度表征噴丸強(qiáng)度，下面是ALMEN試片噴丸后的變形特征。
ALMEN試片噴丸后的位移變化
下圖為通用機(jī)械噴丸插件，可以根據(jù)覆蓋率輸入彈丸參數(shù)：彈丸個數(shù)、彈丸大小，彈丸本插件采用的是可變形體，需要材料參數(shù)，噴丸角度以90度最佳，小角度噴丸在相同噴丸強(qiáng)度下容易出現(xiàn)損傷；靶材參數(shù)：靶材大小與靶材的材料參數(shù)。其次還有分析步時間以及網(wǎng)格大小，分析步時間其實可以通過噴丸速度與最高彈丸位置點計算，本插件仍然可以優(yōu)化，彈丸采用解析剛體減少計算量。
機(jī)械噴丸插件
下面是一些插件的案例。
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abaqus多噴丸模型仿真
最近畢設(shè)要做abaqus多噴丸模型仿真，求模型及教學(xué)視頻，有償
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