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题名人字形齿轮喷丸残余应力和粗糙度的计算与试验验证
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作者
王长清
张慧芸
唐进元
赵久越
吕亮亮
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机构
中国航发哈尔滨东安发动机有限公司
中南大学极端服役性能精准制造国家重点实验室
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出处
《表面技术》
北大核心
2025年第5期245-256,共12页
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基金
国家重点研发计划项目(2023YFB3406404)。
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文摘
目的探究人字形齿轮喷丸强化工艺参数对残余应力和粗糙度的影响。方法基于离散元方法(Discrete ElementMethod,DEM)建立人字形齿轮喷丸强化DEM模型,研究人字形齿轮表面不同位置的冲击速度和次数;建立基于有限元方法(FiniteElementMethod,FEM)的喷丸强化FEM模型,并采用离散元模型耦合有限元模型(DEM-FEM)的方法,将DEM模型的冲击信息导入FEM模型中,采用显示动力学仿真计算,得到喷丸后的残余应力和表面形貌信息;利用X射线衍射仪和白光干涉仪分别对实验试样进行残余应力和表面形貌的表征,以验证模型的准确性。结果1)弹丸初速度从40 m/s增加到60 m/s时,齿宽方向的表面残余压应力从-906 MPa增加到了-932 MPa;2)弹丸直径从0.30 mm增加到0.60 mm时,齿宽方向的表层残余应力从-906MPa减小到了-756MPa;3)当覆盖率<100%时,表面粗糙度Sa快速增加,残余压应力也快速增加,当覆盖率>100%时,Sa开始减小,残余压应力增幅降低。结论人字形齿轮齿面复杂,不同方向的残余应力会有所区别;齿宽和齿高方向的残余压应力均随着弹丸初速度的增加而增加,但同时会增加表面粗糙度、降低表面质量;大尺寸弹丸在带来更深残余应力质变层的同时会显著降低面质量;合理控制覆盖率既能够得到良好的表面质量,也能够降低喷丸成本。
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关键词
人字形齿轮
喷丸强化
残余应力
粗糙度
离散元方法
有限元方法
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Keywords
double helical gear
shot peening
residual stress
roughness
discrete element method
finite element method
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分类号
TG178
[金属学及工艺—金属表面处理]
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题名考虑参数不确定性的复合层合扇形板随机振动特性分析
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作者
陈昱更
王青山
钟锐
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机构
中南大学机电工程学院
中南大学极端服役性能精准制造国家重点实验室
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出处
《计算力学学报》
北大核心
2025年第3期377-385,共9页
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基金
国家自然科学基金面上项目(52475145)资助.
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文摘
复合材料结构的随机振动分析一直是结构动力学领域十分关注的问题,但现有研究均是在确定性参数的基础上进行的,未考虑参数不确定性对结构随机振动特性的影响。本文以复合层合扇形板为研究对象,考虑材料参数的区间不确定性对结构随机振动特性的影响,基于改进Kriging模型建立复合层合扇形板随机振动特性的快速分析模型,并在此基础上研究了不同不确定性参数对复合层合扇形板横向随机振动特性的影响。同时,通过与Monte Carlo模拟仿真所得结果进行对比,证明了本文方法的有效性。数值分析结果表明,复合层合扇形板的随机振动特性对不同不确定性参数的敏感程度不同,可对复合层合扇形板的横向随机振动响应产生显著差异。研究结果可为工程实际中复合层合扇形板的不确定性随机振动响应的预测提供一定的参考依据。
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关键词
区间不确定性
复合层合扇形板
随机振动
改进Kriging模型
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Keywords
interval uncertainty
composite laminated sector plate
random vibration
improved Kriging model
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分类号
O242.21
[理学—计算数学]
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题名某电机齿轮冷挤压裂纹形成机理研究
被引量：2
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作者
董文正
王丹
林启权
刘鲜蓉
许小龙
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机构
湘潭大学机械工程与力学学院
中南大学极端服役性能精准制造国家重点实验室
玉环普天单向器有限公司
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出处
《塑性工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期208-215,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52275386)
湖南省自然科学基金资助项目(2023JJ50022)
极端服役性能精准制造全国重点实验室开放课题(Kfkt2022-05)。
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文摘
针对材料为20Cr的某电机齿轮在冷挤压成形时内齿齿顶面上出现的裂纹缺陷,基于DEFORM-3D对其冷挤压过程进行了模拟,研究了其裂纹形成机理。有限元结果表明,内齿的金属流动速度小于中部及下部外齿的流动速度,内齿齿顶面上齿根处的金属流动速度最小,此处流动最不均匀,易产生应力集中;对齿面的最大主应力及损伤分布进行了分析,得出在内齿齿顶面上,中部及距离下端面1 mm左右的位置应力集中最明显,拉应力较大且大于材料抗拉强度,损伤值也较大且大于临界损伤值,会产生裂纹,与实际情况相符合。通过改变凹模入模角来控制成形缺陷情况,当凹模入模角为23°时,齿根处拉应力下降,损伤值减小,投入生产后次品率从原本的50%降为1%。
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关键词
冷挤压齿轮
裂纹缺陷
模具优化
韧性断裂损伤
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Keywords
cold extrusion gear
crack defect
die optimization
ductile fracture damage
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分类号
TG376.3
[金属学及工艺—金属压力加工]
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