The invention discloses a numerical simulation method for improving residual stress distribution process based on ultrasonic impact. The steps are: establishing the finite element model of single ultrasonic impact process and submitting the display solver for calculation; rebuilding the finite element model after the first shock calculation is completed, and reading into the first calculation after the completion of the first calculation. As the workpiece of the new model, the stress state of the deformed workpiece is read in as the initial state after the first calculation, and the remaining settings are the same as the first calculation. The display solver is submitted for the solution calculation; the second step process is automatically repeated by using the cyclic function, but the deformed parts and the initial stress state are read in each time. The state is the component and stress state after the last calculation; after the number of impact reaches a predetermined number, the stabilization model is established, and the final calculation result is obtained by using the implicit solver.
【技术实现步骤摘要】
一种基于超声冲击改善残余应力分布过程的数值模拟方法
本专利技术涉及有限元模拟方法领域,具体涉及一种基于超声冲击改善残余应力分布过程的数值模拟方法。
技术介绍
焊接残余应力对焊接结构的承载能力、疲劳性能、抗腐蚀性能等均有重大影响,因此在焊接生产过程中必须加以调控。在众多焊接残余应力调控方法中,焊后超声冲击处理是一种较为理想的调控方法。现实过程中,由于超声冲击过程较快,工件中各个物理量的变化较为复杂,因此难以通过实际测量的方法对该过程进行监控。近年来,随着有限元理论和计算机技术的发展,国内外大量学者试图通过有限元模拟的方法对超声冲击过程进行监控。但是由于软件能力的限制,大部分模型只能模拟一次或数次冲击过程,无法真实反映实际过程中多次冲击的现象。因此,需要对上述计算模型进行改进。张颖在《超声冲击激光熔覆层的应力场数值模拟》一文中公开了一种通过加载速度时间曲线来实现连续冲击载荷的计算模型,但是该模型并未实现实际冲击过程中的多次冲击;袁奎霖在《超声冲击处理对高强钢焊接接头残余应力影响的数值模拟》一文中公开了一种超声冲击的数值模拟方法,该方法实现了定点多次冲击,但是并未实现冲击面由一次冲击到多次的自动重复计算。
技术实现思路
针对上述现有技术中现有超声冲击数值模拟方法的不足,本专利技术的目的在于提供一种基于超声冲击改善残余应力分布过程的数值模拟方法,通过改进有限元模拟方法以真实反映实际过程中多次冲击现象。本专利技术技术方案如下:一种基于超声冲击改善残余应力分布过程的数值模拟方法,包括如下步骤:S1:第一次冲击计算:建立冲击针和工件的几何模型,赋予材料属性,设置分析步,设置 ...
【技术保护点】
1.一种基于超声冲击改善残余应力分布过程的数值模拟方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:第一次冲击计算:建立冲击针和工件的几何模型,赋予材料属性,设置分析步,设置接触关系,定义约束,网格划分,提交计算得到第一次计算结果;S2:第二次冲击计算:读取步骤S1中第一次计算完成后的应力状态作为初始应力状态,将第一次冲击计算完成后的变形工件作为新模型的工件,重新建立冲击针和工件的几何模型;赋予材料属性,设置分析步,设置接触关系,定义约束,网格划分,提交计算得到第二次计算结果;S3:重复冲击计算:提取上一次计算完成后的变形工件作为新模型的工件,读取上一次计算完成后的应力状态作为初始应力状态,重新建立冲击针和工件的几何模型;赋予材料属性,设置分析步,设置接触关系,定义约束,网格划分,提交计算;重复上述冲击过程直至达到预定冲击计算次数时停止,最终获得多次冲击计算结果;S4:稳定化计算:将步骤S3中最后一次计算结束后的变形工件和应力状态作为初始条件,建立稳定化模型;赋予材料属性,设置分析步,定义约束,提交计算即可得到最终的稳定化结果。
【技术特征摘要】
1.一种基于超声冲击改善残余应力分布过程的数值模拟方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:第一次冲击计算:建立冲击针和工件的几何模型,赋予材料属性,设置分析步,设置接触关系,定义约束,网格划分,提交计算得到第一次计算结果;S2:第二次冲击计算:读取步骤S1中第一次计算完成后的应力状态作为初始应力状态,将第一次冲击计算完成后的变形工件作为新模型的工件,重新建立冲击针和工件的几何模型;赋予材料属性,设置分析步,设置接触关系,定义约束,网格划分,提交计算得到第二次计算结果;S3:重复冲击计算:提取上一次计算完成后的变形工件作为新模型的工件,读取上一次计算完成后的应力状态作为初始应力状态,重新建立冲击针和工件的几何模型;赋予材料属性,设置分析步,设置接触关系,定义约束,网格划分,提交计算;重复上述冲击过程直至达到预定冲击计算次数时停止,最终获得多次冲击计算结果;S4:稳定化计算:将步骤S3中最后一次计算结束后的变形工件和应力状态作为初始条件,建立稳定化模型;赋予材料属性,设置分析步,定义约束,提交计算即可得到最终的稳定化结果。2.根据权利要求1所述的一种基于超声冲击改善残余应力分布过程的数值模拟方法,其特征在于,步骤S1中所述冲击针的几何模型为轴对称模型,工件的几何模型为矩形模型;所述赋予材料属性选用Johnson-Cook材料本构模型,其表达方式为:式中:为屈服应力,A为环境温度(Tr)下的初始屈服应力,B为应变硬化参数,E为应变率敏感系数,为等效塑性应变...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘川,黄庭尊,杨嘉伟,严益,王春景,邹家生,
申请(专利权)人:江苏科技大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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