[發明專利]一種大尺寸弧形件噴丸變形的計算方法

有效

• 申請號: 201910317136.8
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110110400B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 蔣建軍;楊杰;曾維逵;王成雨;門向南;鈔欣;楊武飛
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業（集團）有限責任公司;西南交通大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種大尺寸弧形件噴丸變形的計算方法，具體包括以下步驟：步驟S1：試驗檢測；步驟S2：有限元多彈丸模擬；步驟S3：誘導應力庫的建立；步驟S4：大尺寸薄壁弧形件的噴丸變形計算；具體是指：通過建立理論模型預測薄壁弧形件噴丸變形。本發明能夠在噴丸工藝處理前，高效、快速、準確的預測不同噴丸參數下大尺寸零件的變形，為噴丸方案的制定和優化提供參考和依據。

技術領域

本發明涉及弧形件變形計算技術領域，具體的說，是一種大尺寸弧形件噴丸變形的計算方法。

背景技術

大尺寸薄壁弧形件是飛機機身重要結構件，具有尺寸大、壁薄、壁厚變化復雜等特點。根據工藝要求，弧形件表面需進行噴丸強化處理，以提高弧形件的疲勞性能，改變弧形件的表面狀態。噴丸強化作為一種重要的表面處理技術，在現代航空制造中越來越重要，已成為重點研究內容之一。在大量實際生產及試驗過程中發現，由于弧形件的結構特點及噴丸產生的殘余應力的影響，噴丸工藝完成后構件容易發生變形，無法滿足圖紙要求的輪廓度，同時從功能上無法滿足裝配需求，弧形件報廢率高達50％-60％，超差率達80％以上，對弧形件噴丸變形的預測是噴丸強化領域的一大難題，縮減報廢率具有很大的經濟價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大尺寸弧形件噴丸變形的計算方法，能夠在噴丸工藝處理前，高效、快速、準確的預測不同噴丸參數下大尺寸零件的變形，為噴丸方案的制定和優化提供參考和依據。

本發明通過下述技術方案實現：一種大尺寸弧形件噴丸變形的計算方法，具體包括以下步驟：

步驟S1：試驗檢測；

步驟S2：有限元多彈丸模擬；

步驟S3：誘導應力庫的建立；

步驟S4：大尺寸薄壁弧形件的噴丸變形計算；具體是指：通過建立理論模型預測薄壁弧形件噴丸變形。

進一步地，為了更好的實現本發明，所述步驟S4具體包括以下步驟：

步驟S41：根據弧形件的結構特點，將其簡化為軸線為弧線、橫截面為T形且相對軸線平面對稱的變截面曲梁；

步驟S42：建立坐標系，將弧形件軸線設定為S軸；沿橫截面法向設定為X軸、弧形件橫截面的對稱軸設定為Y軸、垂直于S軸和Y軸且在橫截面設定為Z軸；

步驟S43：計算等效軸向力和彎矩；

N(S)＝∫_Aσ_xdA，M(S)＝∫_Aσ_xydA； (1)；

其中，y是距中性層距離；

A為弧形件的橫截面面積；

σ_x為與邊界上約束力相平衡的等效軸向力N和彎矩M；

步驟S44：計算邊界條件撤出后弧形件變形微分方程為：

其中：J_z＝∫_Ay²/(1-y/R)dA (3)；

E為材料彈性模量；

R為弧形件的軸線半徑；

u為弧形件的平面彎曲變形用橫截面的形心沿著s軸的位移；

v為弧形件的平面彎曲變形用橫截面的形心沿著Y軸的位移；

當R→∞時，曲梁變為直梁，J_Z為截面慣性矩，由式(2)解得u和v，即弧形件沿軸線彎曲及延展變形；

步驟S45：利用Python語言建立弧形件剛度模型，并結合噴丸誘導應力得到變形量。