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喷丸残余应力场及表面粗糙度数值模拟研究任务书
一、研究背景
喷丸技术是一种高效的表面改性工艺，在航空、航天、汽车、机械等领域得到广泛应用。喷丸可以消除表面的缺陷、改善表面质量、提高材料的耐磨性和抗拉强度等性能，因此被越来越多的企业所使用。
然而，喷丸加工对于材料的残余应力和表面粗糙度产生了一定程度的影响，这也成为了喷丸加工研究的重要方向。残余应力会影响材料的力学性能、稳定性和耐久性，而表面粗糙度则会影响材料的摩擦、磨损、密封等性能。因此，对喷丸加工中的残余应力场和表面粗糙度进行数值模拟研究，有助于深入了解喷丸加工的工艺机理和材料性能变化规律，提高喷丸加工技术的可控性和效率。
二、研究内容
1.建立喷丸加工数值模型
通过建立三维有限元分析模型，模拟喷丸加工过程中流体与材料的相互作用。将喷丸加工过程中的参数（比如喷丸速度、喷丸角度、喷丸粒度等）加入模型中，实现参数化建模，分析参数对喷丸加工效果的影响，并探究最佳加工参数。
2.模拟喷丸加工残余应力场
基于建立的有限元分析模型，使用ANSYS等数值模拟软件计算材料的残余应力场分布，并探究不同加工参数、不同材料、不同表面状态等因素对残余应力场的影响。
3.模拟喷丸加工表面粗糙度
基于实验数据和建立的数值模型，计算喷丸加工表面粗糙度，并探究不同加工参数、不同材料、不同表面状态等因素对表面粗糙度的影响。可将数值模拟结果与实验结果进行比较，验证模拟的准确性。
三、预期成果
1.建立喷丸加工数值模型，实现参数化建模，探究最佳加工参数。
2.计算喷丸加工残余应力场分布，分析影响因素，探究残余应力场对材料力学性能的影响。
3.计算喷丸加工表面粗糙度，分析影响因素，探究表面粗糙度对材料摩擦、磨损、密封等性能的影响。
4.对数值模拟结果进行验证，提高数值模拟精度，并为进一步优化喷丸加工工艺提供理论依据。
四、研究方法
1.将喷丸加工过程分解为喷丸运动、材料变形和应力场分析三个部分，建立数值模型。
2.采用ANSYS等有限元软件，对建立的模型进行计算，获取喷丸加工的残余应力场分布和表面粗糙度数据。
3.根据计算结果，分析不同加工参数、不同材料、不同表面状态等因素对残余应力场和表面粗糙度的影响。
4.将数值模拟结果与实验结果进行比较，验证模拟的准确性。
五、进度安排
第1-3个月：搜集相关文献资料，了解喷丸加工基本原理和数值模拟方法。
第4-6个月：根据喷丸加工参数建立数值模型，实现参数化建模。
第7-9个月：计算喷丸加工残余应力场分布，探究影响因素。
第10-12个月：计算喷丸加工表面粗糙度，探究影响因素。
第13-15个月：对数值模拟结果进行验证，提高数值模拟精度。
第16个月：完成论文撰写、答辩等工作。
六、参考文献
1.郭政道.喷丸法生产压缩机转子研究.磁悬浮技术,2011,47(1).
2.陈立群.喷丸加工技术在汽车工业中的应用.车用发动机与排放控制,2013,27(7).
3.李勇,陈存,等.喷丸加工残余应力分布的数值模拟.机械加工,2018,40(4).
4.闫金航,刘翔,等.喷丸加工表面粗糙度的数值模拟.摩擦学学报,2013,33(2).
5.王力,陈存,等.喷丸加工工艺参数优化的数值模拟研究.当代制造技术与装备,2017,37(12).