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申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明公开了一种喷丸强化材料微观组织演化的预测方法，它包括以下步骤：1、使用ABAQUS平台建立该三维喷丸模型；2、将基于位错密度演化的本构方程嵌入到喷丸强化三维模型；3、测量出弹坑半径；4、计算出当喷丸覆盖率达到设定的值的时候单位面积内所需要的弹丸数量；5、建立多丸粒随机分布的喷丸强化三维模型；6、使用ABAQUSExplicit求解器分析弹丸流冲击靶体的过程，计算得到位错胞尺寸和位错密度分布。本发明的技术效果是：在考虑宏观应力应变场与材料微观组织间联系的条件下，获得喷丸强化的不同参数对材料微观组织演化的数据，加深对喷丸工艺参数的认识，实现喷丸工艺参数优化，提高喷丸强化处理的效果。

主权项：1.一种预测喷丸强化残余应力梯度和材料微观组织细化的方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、对实际喷丸强化过程中，金属零部件表面受到弹丸流持续冲击的情况进行简化，使用ABAQUS平台建立球形弹丸冲击靶体的喷丸强化三维模型；所述的靶体的建模方法为：靶体被分为喷丸区、过渡区和边缘区域三个部分；喷丸区域和过渡区域的单元类型均为C3D8R，仅对喷丸区的网格尺寸进行加密，将外围的边缘区域单元类型设置为CIN3D8无限单元，以减小剪应力波对计算结果的影响；步骤2、根据材料等效塑性应变增量与位错密度演化的关系，使用Fortran编程语言编写材料弹塑性力学基于位错密度演化的本构方程的程序，同时，使用ABAQUS平台中的VUMAT用户子程序接口，将本构方程嵌入到喷丸强化三维模型的计算中，建立宏观应力应变场与微观位错密度、位错胞大小的联系；步骤3、使用步骤1建立的喷丸强化有限元模型，模拟单个弹丸冲击靶体的过程，得到单个弹丸冲击靶体表面后留下的弹坑，测量出弹坑半径；步骤4、使用MATLAB平台，根据弹坑的半径，计算出当喷丸覆盖率达到设定的值的时候单位面积内所需要的弹丸数量；所述的弹丸计算的方法为：将喷丸区域用二维坐标系均匀分布的点来表示；每个点上均有对应的值0或1，其中0表示该点未被覆盖，1表示该点已被覆盖；在喷丸之前将所有点的初始值设置为0，使用随机函数在该二维坐标系中随机生成弹丸中心坐标X，Y，并输入弹坑半径，当二维坐标中的点的位置与弹丸中心的位置的距离小于或等于弹坑半径时，则这个点上的值由0变为1，值为1的点数与总点数之比计算得到覆盖率；设定一个覆盖率值C，不断增加弹丸数量n，直到计算出覆盖率的覆盖率结果大于等于设定值时，停止增加弹丸数量，并记录下弹丸的数量；对上述过程进行多次计算的结果，最终取平均值作为达到该覆盖率时单位面积内所需要的弹丸数量；步骤5、使用Python编程语言产生随机数，在靶体上方的三维空间中生成对应喷丸区域内随机分布的弹丸，弹丸数量为单位面积内所需要的弹丸数量乘以喷丸区域面积，建立多丸粒随机分布的喷丸强化三维模型；步骤6、使用ABAQUSExplicit求解器分析弹丸流冲击靶体的过程，计算得到位错密度和位错胞尺寸分布，并用Python语言提取喷丸强化三维模型的计算数据，得到的位错密度沿深度的分布梯度和位错胞尺寸沿深度的分布梯度；Python语言提取沿深度梯度数据的具体方法为：在喷丸区域内生成数百条均布的沿深度方向的路径，并提取每条路径上的位错密度和位错胞尺寸的结果，计算它们的平均值，并将平均值作为最终的结果。

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百度查询： 重庆大学 一种喷丸强化材料微观组织演化的预测方法