前混合水射流喷丸强化喷嘴流场及应力特性的研究

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1、中图分类号：TP69学校代码：10219密级：公开黑龙江科技学院硕士学位论文前混合水射流喷丸强化喷嘴流场及应力特性研究THESTUDYOFNOZZLEFLOWFIELDANDSTRESSCHARACTERISTICOFPREMlXED＼／＼∥汀ERJETSHOTPENING作者陈拯霞申请学位王堂亟±学科专业扭越遮进盈堡迨答辩委员会主席量臣俊照导师董星培养单位扭越王程堂随研究方向速体扭越壁巫魁流筮盔评阅人赵l灿二。一二年六月学位论文使用授权声明本人完全了解黑龙江科技学院有关保留、使用学位论文的规定，同意本人所撰写的学位论文的使用授权按照学校的管理规定处理：作为申请学位的条件之一，学位论文著作权

2、拥有者须授权所在学校拥有学位论文的部分使用杈，即：①学校档案室和图书馆有权保留学位论文的纸质版和电子版，可以使用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；②为教学和科研目的，学校档案室和图书馆可以将公开的学位论文作为资料在档案室、图书馆等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。另外，根据有关法规，同意中国国家图书馆保存研究生学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，论文的公布(包括刊登)授权黑龙江科技学院研究生学院办理。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)。作者签名：沙／湃6月17只导师签名：≯1y年s其t＼目论文审阅认定书研究生睦益藿在规定的修业年限内，按照研究生培养方案的要

3、求，完成了研究生课程和其他培养环节的学习，成绩合格；在我的指导下独立完成本学位论文，经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签名：．≯ty年s具1＼Et致谢本文是在导师董星教授的悉心指导下完成的。在选题、文献调研、研究深度、关键技术思路、论文的结构等方面，董老师都倾注了大量的精力和心血。近三年来，无论是在学习和科研，还是生活，都得到了董老师的支持与关怀。董老师科学严谨的治学精神、勤奋敬业的工作态度深深地影响着我，使我受益终生。在此，谨向呕心沥血培养我的董星教授致以衷心的感谢和诚挚的敬意!衷心感谢黑龙江科技学

4、院机械工程学院刘春生教授、周广林教授、赵灿教授、吴卫东教授和徐文娟教授等，他们在我攻读硕士学位期间的学习及研究过程中给予了莫大的帮助。特别感谢吴斌斌硕士，他在我的论文完成期间提供了莫大的帮助和支持。感谢三年研究生期间所有帮助过我的老师和给予我鼓励、鞭策的学校领导、同学。深深感谢父母家人一直对我的理解、鼓励和支持，三年来正是在他们的理解和鼓励下，才使我找到了自信，并且从容地进行科学研究。在论文撰写过程中，参阅了大量的文献资料，在参考文献中已将作者列出，但难以保证没有遗漏。在此，向所有的作者表示衷心感谢，对他们辛勤劳动和创造表示由衷的钦佩，他们的创造和研究成果给了我很大的启发和帮助。最后感谢各位

5、专家在百忙之中抽出时间对论文悉心评阅。摘要前混合水射流喷丸强化是近期问世的一项表面改性新技术，它具有喷头体积小、易于控制、噪声低、无尘、无毒、无味、安全、卫生、强化效果好等优点，可实现绿色喷丸强化。本文应用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对前混合水射流喷嘴内外流场、弹丸冲击残余应力场和旋转弯曲疲劳试样的疲劳寿命预测进行了研究，研究结果对喷丸强化技术的发展具有一定的指导意义。通过对各种CFD软件的分析，结合前混合水射流喷丸强化技术特点，选择FLUENT软件作为喷嘴流场数值模拟软件；根据射流工作特点，选择流体控制方程和湍流模型；分析了运动弹丸的受力，指出了各种力对射流中弹丸的影响作用。

6、基于多相流模型中的欧拉模型，应用FLUENT软件对前混合水射流喷嘴内外流场进行了数值模拟，研究了喷丸压力和喷嘴形状对弹丸流场和水流场运动规律的影响。结果表明，在一定靶距范围内，冲击速度随喷丸压力的增加而增大，但速度变化率逐渐减小；当靶距为20mm时，在相同喷丸压力作用下，圆形喷嘴获得的冲击速度最大，正三角形喷嘴获得的冲击速度最小。基于ABAQUS软件模拟了初速度为70．5m／s弹丸冲击靶体产生的残余应力场、应变场和位移场，获得了它们的变化规律，指出了弹丸冲击靶体卸载后在靶体表面层产生残余压应力区，在残余压应力区下面为残余拉应力区，在轴平面上残余压应力随深度的增大先增加后减小，到达一定深度位置

7、后，残余压应力变为拉应力，且曲面靶体喷丸后产生的轴向残余应力和周向残余应力有明显的不同。应用MSC．fatigue疲劳软件对45钢疲劳试样进行了旋转弯曲疲劳寿命分析，研究表明，试样疲劳寿命随外载荷的增加而减小，随材料抗拉强度的增加而增大；疲劳寿命最小值位置均出现在横截面积最小位置相同节点处，且与外载荷无关；根据“金属材料疲劳试验旋转弯曲方法”，采用PQ．6型弯曲疲劳试验机进行了圆柱形光滑试样旋转弯曲疲劳实验，