[发明专利]一种考虑弹丸随机效应的喷丸工艺数值模拟方法

权利要求书

1.一种考虑弹丸随机效应的喷丸工艺数值模拟方法，其特征在于，包括步骤如下：

(1)建立喷丸对象即靶材有限元模型并进行区域划分；基于有限元软件中建立靶材模型，靶材模型参考根据目前工业常用A型阿门试片，靶材表面分为4个区域，从内到外分为考核区、冲击区、过渡区、无限元区域；所述考核区是指靶材最里面的喷丸强化效果的考核区域；所述冲击区是指考核区外面的弹丸束冲击区域，即所有弹丸的圆心被限制在该区域中；所述过渡区是指包裹着冲击区的过渡区域；所述无限元区是指最外面区域网格类型是无限单元；

(2)在完成有限元模型区域划分以后，确定模型区域的几何尺寸，作为喷丸强化的靶材；模型尺寸是指靶材有限元模型的几何尺寸，模型尺寸确定的方法是当弹丸密度逐渐增大时，残余应力大小几乎不发生变化；所述弹丸密度是指弹丸数量与靶材模型冲击区域的面积之比；所述残余应力是指由于弹丸碰撞导致靶材发生塑性变形产生的残余应力；

(3)在完成靶材的构建之后，建立弹丸生成算法，根据所需要模拟的喷丸工艺参数覆盖率预估所需要弹丸的个数；所述覆盖率是指该表面被冲击到的区域与整个区域面积之比，所述建立弹丸生成算法的实现为，首先给定弹丸生成位置的算法，通过限制后续弹丸中心生成方法，以控制弹丸冲击到靶材上的弹坑不会发生重叠，生成的弹丸有效保证靶材冲击区域表面均被弹丸冲击到；同时给定弹丸的几何参数，确定弹丸尺寸、速度大小、速度方向分布情况，在弹丸位置处生成不同大小的弹丸，同时被赋予不同的弹丸速度大小与速度角度，至此完成弹丸生成的步骤；

(4)基于上述喷丸模拟的结果，建立喷丸强度的计算方法，利用喷丸强化之后的残余应力分布计算弧高值，通过提取靶材模型在冲击的不同时刻沿表面与厚度方向的残余应力分布，代入到相应的计算公式中，即计算不同时刻对应的弧高值，从而计算喷丸强度的大小；所述弧高值是指标准化的弧高试片阿门试片用来测定喷丸强度的结果。

2.根据权利要求1所述的一种考虑弹丸随机效应的喷丸工艺数值模拟方法，其特征在于：所述步骤(1)中，靶材最外面为无限元区设置无限单元类型，使用无限单元作为反射边界，边界将无应力波反射，防止在边界上产生的应力波反射重新进入模型，从而导致结果不正确。

3.根据权利要求1所述的一种考虑弹丸随机效应的喷丸工艺数值模拟方法，其特征在于：所述步骤(3)中，弹丸尺寸、速度大小、速度方向分布满足正态分布。