一种叶片榫齿缓进深切成形磨削残余应力预测方法技术

本发明专利技术涉及一种叶片榫齿缓进深切成形磨削残余应力预测方法，属于加工表面完整性研究领域，首先，应用三维设计软件建立涡轮叶片榫齿三维模型，将生成的三维模型另存实体模型输出格式，并将其导入有限元软件中，建立叶片榫齿的有限元模型。按有限元软件要求输入镍基高温合金等叶片榫齿材料属性，并进行单元类型选取和网格划分。随后，进行叶片榫齿缓进深切成形磨削温度有限元分析和磨粒‑工件界面接触压力计算。最后，基于以上热分析以及接触压力计算结果，进行磨削残余应力的热‑应力耦合仿真计算，并查看仿真结果。比普通有限元仿真方法具有更高的准确性和精准度。

【技术实现步骤摘要】
一种叶片榫齿缓进深切成形磨削残余应力预测方法
：本专利技术提供一种叶片榫齿缓进深切成形磨削残余应力预测方法，属于加工表面完整性研究领域。
技术介绍
：镍基高温合金等涡轮叶片是航空发动机最重要的热端部件，形状复杂的榫齿是连接涡轮叶片与涡轮盘的关键部位。镍基高温合金属于典型的高强高韧难加工材料，缓进深切成形磨削是涡轮叶片榫齿高效精密加工的主要方法。由于磨削过程会产生热-力强耦合作用，因此榫齿磨削加工表面/亚表面会形成明显的残余应力。工件表面的残余应力对叶片榫齿的疲劳强度和服役寿命具有至关重要的影响。近年来，磨削残余应力已成为加工表面完整性研究关注的重点内容，其准确预测是难点。利用有限元仿真方法，探究镍基高温合金等涡轮叶片榫齿缓进深切成形磨削加工后表面的的残余应力分布规律，是解决磨削工件表面残余应力应力分布预测难题的主要手段。然而，使用现有的普通有限元仿真方法预测镍基高温合金等叶片榫齿磨削表面残余应力时，仅仅考虑磨削温度的作用，未涉及磨粒-工件之间接触界面压力的作用，导致有限元仿真计算得出的残余应力值非常小，最大值为12Mpa左右，与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叶片榫齿缓进深切成形磨削残余应力预测方法，其特征在于，首先，应用三维设计软件建立涡轮叶片榫齿三维模型，将生成的三维模型另存实体模型输出格式，并将其导入有限元软件中，建立叶片榫齿的有限元模型。按有限元软件要求输入镍基高温合金等叶片榫齿材料属性，并进行单元类型选取和网格划分。随后，进行叶片榫齿缓进深切成形磨削温度有限元分析和磨粒-工件界面接触压力计算。最后，基于以上热分析以及接触压力计算结果，进行磨削残余应力的热-应力耦合仿真计算。/n

【技术特征摘要】
1.一种叶片榫齿缓进深切成形磨削残余应力预测方法，其特征在于，首先，应用三维设计软件建立涡轮叶片榫齿三维模型，将生成的三维模型另存实体模型输出格式，并将其导入有限元软件中，建立叶片榫齿的有限元模型。按有限元软件要求输入镍基高温合金等叶片榫齿材料属性，并进行单元类型选取和网格划分。随后，进行叶片榫齿缓进深切成形磨削温度有限元分析和磨粒-工件界面接触压力计算。最后，基于以上热分析以及接触压力计算结果，进行磨削残余应力的热-应力耦合仿真计算。


2.根据权利要求1所述的叶片榫齿缓进深切成形磨削残余应力预测方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一、航空发动机叶片榫齿有限元建模：叶片榫齿三维建模，是使用三维设计软件建立叶片榫齿实体模型，并将生成的模型导入有限元仿真软件；叶片榫齿模型材料属性赋值，包括按有限元仿真软件要求输入温度计算与应力计算相关的材料属性；叶片榫齿模型有限元网格建模，包括单元类型选取和网格划分；
步骤二、叶片榫齿缓进深切成形磨削温度计算：对榫齿模型表面施加热流量和对流换热量，进行缓进深切成形磨削叶片榫齿的磨削温度仿真计算，获得磨削过程中榫齿的温度分布；
步骤三、磨粒-工件界面接触压力计算：基于磨削弧区有效磨粒与工件材料之间的接触压力作用模型，根据磨粒数，磨粒尺寸和磨削力计算出接触压力；
步骤四、叶片榫齿缓进深切成形磨削残余应力仿真计算：磨削温度与磨粒-工件界面接触压力之间热力耦合作用形成的残余应力计算是在磨削温度仿真计算的基础上，耦合有效磨粒与工件材料之间的接触压力，通过有限元仿真软件计算缓进深切成形磨削叶片榫齿的残余应力，从而获得磨削表面的残余应力分布，待计算完成后查看计算的残余应力结果。


3.根据权利要求1所述的叶片榫齿缓进深切成形磨削残余应力预测方法，其特征在于：在步骤二中温度场热源模型，根据单颗磨粒切厚的形状，单颗磨粒切厚从切入区到切...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁文锋，况伟杰，苗情，徐九华，傅玉灿，苏宏华，陈燕，杨长勇，张全利，赵正彩，殷景飞，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32