噴丸
關注創建者：Raaa(Minjie) 創建時間：2018-08-31
噴丸的視頻教程
Abaqus DEM專題-沙漏+高爾頓板+噴丸處理（2萬+顆粒噴丸強化案例）
本課程是USim專題視頻課程系列之DEM專題，詳細地講解2種常用的DEM顆粒建模方法： 一、Python腳本 二、*particle generator（粒子生成器） 通過三個案例（沙漏+高爾頓板+噴丸強化）step by step講解、演示，對這兩種方法的詳細操作步驟進行教學。
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噴丸的實例教程
Python實現可變噴丸角度的隨機彈丸分布
噴丸是一種典型的強化手段，采用高速彈丸反復撞擊材料表面，使表層發生塑性變形，從而引入顯著殘余壓應力，增大零件表面硬度，細化晶粒，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之一，直接影響噴丸工藝的加工質量。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：
單彈丸模擬結果
r為單個彈丸撞擊后留下的彈坑半徑；N 為彈丸個數。
ABAQUS軟件作為一款強大的非線性軟件，在沖擊領域具有重要應用。本帖主要通過ABAQUS的python二次開發實現機械噴丸強化過程，并根據單彈丸噴丸后的結果結合阿夫拉米公式近似得到一定覆蓋率下的彈丸個數。
噴丸速度與噴丸強度有關，實際實驗中以ALMEN試片的弧高值表征噴丸強度，在模擬中以100%覆蓋率下的噴丸速度表征噴丸強度，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
下圖為通用機械噴丸插件，可以根據覆蓋率輸入彈丸參數：彈丸個數、彈丸大小，彈丸本插件采用的是可變形體，需要材料參數，噴丸角度以90度最佳，小角度噴丸在相同噴丸強度下容易出現損傷；靶材參數：靶材大小與靶材的材料參數。其次還有分析步時間以及網格大小，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，本插件仍然可以優化，彈丸采用解析剛體減少計算量。
機械噴丸插件
下面是一些插件的案例。
展開 噴丸處理是利用高速噴射出的砂丸和鐵丸，對工件表面進行撞擊，以提高零件的部分力學性能和改變表面狀態的工藝方法。噴丸可用于提高零件機械強度以及耐磨性、抗疲勞和耐蝕性等，還可用于表面消光、去氧化皮和消除鑄、鍛、焊件的殘余應力等。
主要分類
噴丸又分為噴丸和噴砂
。用噴丸進行表面處理，打擊力大，清理效果明顯。但噴丸對薄板工件的處理，容易使工件變形，且鋼丸打擊到工件表面（無論拋丸或噴丸）使金屬基材產生變形，由于Fe3O4和Fe2O3沒有塑性，破碎后剝離，而油膜與基材一同變形，所以對帶有油污的工件，拋丸、噴丸無法徹底清除油污。在現有的工件表面處理方法中，清理效果最佳的還數噴砂清理。
噴砂
適用于工件表面要求較高的清理。但是我國目前通用噴砂設備中多由鉸龍、刮板、斗式提升機等原始笨重輸砂機械組成。用戶需要施建一個深地坑及做防水層來裝置機械，建設費用高，維修工作量及維修費用極大，噴砂過程中產生大量的矽塵無法清除，嚴重影響操作工人的健康并污染環境。
噴丸強化分為一般噴丸和應力噴丸。一般處理時，鋼板在自由狀態下，用高速鋼丸打擊鋼板的里面，使其表面產生預壓應力。以減少工作中鋼板表面的拉應力，增加使用壽命。
展開 近期工作中接觸噴丸強化（強力噴丸）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.強化噴丸概念
在了解噴丸強化技術之前，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，有如無數小錘對表面錘擊，因此，金屬零件表面產生極為強烈的塑性形變，使零件表面產生一定厚度的冷作硬化層，稱為表面強化層，此強化層會顯著地提高零件的疲勞強度。 測評強化丸質量有三個基本參數：強度、覆蓋率、表面粗糙度。
2.噴丸強度
影響噴丸強度的工藝參數主要有：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，噴丸的強度就越大。噴丸形成的殘余壓應力可以達到零件材料抗拉強度的60％，殘余壓應力層的深度通常可達0.25mm，最大極限值為１mm左右。噴丸強度需要一定的噴丸時間來保證，經過一定時間，噴丸強度達到飽和后，再延長噴丸時間，強度不再明顯增加。在噴丸強度的阿爾門試驗中，噴丸強度的表征為試片變形的拱高。
3.阿爾門（Almen）試驗
噴丸強度常用N試片（用于有色金屬試驗）、A試片（最常用）、C試片（更高強度）來進行測量， A試片和C試片之間關系為近似3倍關系。如用C試片測得強度為0.15-0.20C mm就相當于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，采用與工件相同的工藝進行噴射。噴丸結束，取下試片，測量變形拱高。
展開 “古典”噴丸強化的abaqus仿真 ￥2999
噴丸強化簡介
噴丸強化是常用的表面處理技術之一，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量和更好的疲勞性能。噴丸強化在零件表面可以形成表面殘余壓應力（Compressive residual stress，CRS）層，表面壓應力可以有效增強零件的疲勞強度，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，表面晶粒細化，起到冷作硬化作用，同時也抑制了疲勞裂紋的擴展；噴丸方法還能將疲勞源由表面驅趕到零件表層以下。位于表層以下的疲勞源所引發的疲勞強度極限，或稱內部疲勞極限，是表層疲勞極限的1.3~1.4倍。
通過改變表面疲勞強度來改善零件疲勞強度的手段有很多，例如磨削加工、機械拋光、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。相比其他強化手段，噴丸強化方法受材料種類、材料靜強度，零件幾何結構和尺寸大小的影響較小，且成本較低。
噴丸強化的諸多優點使得對其的研究和興趣一直沒有中斷，由于噴丸是一種復雜的，過程隨機的工藝過程，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也都是人為根據工程經驗選擇的。然而實驗研究昂貴費時，實施不便；工業經驗應用范圍有限，且經驗的建立需要大量的試錯過程，不可能一蹴而就。試驗方法和工程經驗法的固有缺陷以及諸如ANSYS、ABAQUS、NASTRAN/PATRAN等具有強大功能的有限元軟件的出現，將研究者的注意力吸引到了噴丸過程的數值仿真領域。數值仿真方法不僅經濟、易于實施，而且它同樣能對噴丸過程中彈丸沖擊靶材的機理做深入研究，能夠獲得大量試驗所需的應力應變，位移變形等參數。因此，數值仿真分析方法在噴丸領域的應用研究日益深入。
展開 ABAQUS機械噴丸 ￥399
機械噴丸：
利用彈丸高速沖擊到靶材，使其表面產生塑性變形產生殘余應力以及加工硬化從而提高材料的強度和疲勞強度。
影響噴丸強度的工藝參數主要有：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，噴丸的強度就越大。噴丸形成的殘余壓應力可以達到零件材料抗拉強度的60％，殘余壓應力層的深度通常可達0.25mm，最大極限值為１mm左右。噴丸強度需要一定的噴丸時間來保證，經過一定時間，噴丸強度達到飽和后，再延長噴丸時間，強度不再明顯增加。在噴丸強度的阿爾門試驗中，噴丸強度的表征為試片變形的拱高。
隨機噴丸
ABAQUS支持的四種粒子生成的概率密度函數
正態分布 對數正態分布 均勻分布 分段線性分布
深度方向殘余應力圖
機械噴丸包括：單彈丸、多彈丸和隨機彈丸
文件中多彈丸的建模采用陣列彈丸建模，隨機彈丸的建模參考：
基于ABAQUS的python不同噴丸角度的隨機彈丸噴丸插件_Python腳本 abaqus模擬噴丸-技術鄰 (jishulink.com)
上述移動式機械噴丸模擬只作為參考，只作為演示，具體理論精確控制參考：
ABAQUS粒子生成器如何控制粒子的生成個數_abaqus dem模擬 ABAQUS-技術鄰 (jishulink.com)
粒子透明下塑性應變動畫
上述動畫參考付費文件的隨機噴丸的第二個speed70.inp文件以及inp修改的最新txt文件以及最為準確的解釋
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噴丸的相關專題、標簽、搜索
噴丸的最新內容
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
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、掌握顯示動力學分析相關的材料參數設置
3、理解顯示動力學分析步的建立
4、學習噴丸強化分析的相互關系的設置
5、了解顯示動力學網格的劃分
6、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018
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案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018
本案例借鑒lsdyna官方文件的一個案例，做了修改，有需要做物料分析和噴丸強化等應用的小伙伴可以學習下。
兩個dem入射流，入射粒子粒徑不同，右側粒徑較大，平板可以繞中心軸轉動，由于右側粒子較大，因此平板向右傾斜。
說明：本案例參考官方文檔，適合基礎同學，本案例k文件大家根據需要購買學習。
方形光斑的應力和應變整體相對均勻，實際激光噴丸過程中方形光斑的沖擊對表面完整性更加有利。
5.冷沖壓零件無需額外清潔（噴丸處理）。
6.冷沖壓零件可以進行機械性模具沖孔和切邊，而熱成形零件需要更貴的激光切割加工，以避免氫脆。
7.馬氏體鋼鍍鋅層可提供陰極防腐保護。
8.由于馬氏體鋼的碳當量（Ceq值或 C.E.值）較低，因而具有比熱成形鋼PHS更好的焊接性能。
冷成形工藝注意事項
1.冷成形工藝不能加工高度復雜的形狀。
Python實現可變噴丸角度的隨機彈丸分布
噴丸是一種典型的強化手段，采用高速彈丸反復撞擊材料表面，使表層發生塑性變形，從而引入顯著殘余壓應力，增大零件表面硬度，細化晶粒，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之一，直接影響噴丸工藝的加工質量。
D-噴丸處理
噴丸處理是一種利用高速氣流將彈丸噴射到零件表面形成強化層的方式。該方法可以改善零件表面的硬度和抗疲勞性能。噴丸處理過程中，彈丸材質和噴射速度對零件表面的強化效果有很大影響。
E-激光處理
激光處理是一種利用高能量激光束對零件表面進行快速加熱或冷卻的方法。該方法可以改善零件表面的硬度、耐磨性、抗疲勞性能。
（2萬+顆粒噴丸強化案例）
https://www.yqgqt.org.cn/video/c14171
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【07】基于ABAQUS的二維重力壩動力分析
https://www.yqgqt.org.cn/video/c14507
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橡膠及泡棉類超彈性材料_力學仿真方法介紹(ABAQUS
噴丸處理減輕了204℃輕度熱腐蝕對疲勞壽命的影響，但在重度熱腐蝕ME3合金中，噴丸強化抑制疲勞破壞的效果不明顯。分析認為噴丸處理可在試樣表面形成殘余壓應力，能夠減輕腐蝕坑對疲勞壽命的影響。但由于腐蝕坑處的疲勞開裂，較長的腐蝕時間和高溫下的疲勞仍會導致噴丸試樣的疲勞壽命大幅降低。
