基于SPH方法的磨料水射流加工數(shù)值仿真研究.pdf

1、磨料水射流加工是一種新型加工方法。本文綜述了磨料水射流加工金屬材料的加工機(jī)理、各種侵蝕模型。為了克服應(yīng)用有限元法(FEM)處理流固耦合及超大變形問(wèn)題時(shí)所面臨的困難，及使用基于任意拉格朗日一歐拉對(duì)接觸界面的識(shí)別和處理在計(jì)算上的困難，創(chuàng)新性提出了采用光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)(SPH)耦合有限元的建模方法以模擬磨料水射流加工過(guò)程，對(duì)此方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并通過(guò)了建模仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證，取得了一系列的研究成果。
　　 使用此種方法

2、，磨料水射流以SPH粒子建模，工件以有限元建模，兩著的耦合采用接觸算法實(shí)現(xiàn)。針對(duì)磨料和水兩種均勻混合材料的SPH粒子建模，本文在建模過(guò)程中創(chuàng)新采用隨機(jī)算法決定兩類SPH粒子的組成和分布，并首次提出了磨料材料模型。采用該模型對(duì)磨料水射流高速?zèng)_擊工件的加工過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值仿真。通過(guò)仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析驗(yàn)證了仿真模型的正確性。
　　 為研究磨料水射流的沖蝕機(jī)制，本文總結(jié)了幾種國(guó)內(nèi)外廣為應(yīng)用的磨粒沖蝕磨損模型，并分析了各個(gè)模型的沖

3、蝕機(jī)制。本論文結(jié)合SPH方法，創(chuàng)新性地提出一種新的數(shù)值分析方法建立了單磨料粒子沖蝕過(guò)程的微觀分析模型。其中單磨料粒子為有限元模型，目標(biāo)靶體采用SPH粒子單元和有限元單元耦合的模型。其中，目標(biāo)靶體上與磨料粒子的可能沖蝕區(qū)域使用SPH粒子單元建模。磨料粒子和目標(biāo)靶體采用耦合接觸算法。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮诓牧先コ噬系谋容^得出，數(shù)值分析方法可以用來(lái)研究磨粒的沖蝕磨損行為，驗(yàn)證了單磨料粒子沖擊目標(biāo)靶體的正確性，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上分析了磨料在不同角度沖蝕