船用柴油机机身多工序耦合残余应力建模及分析方法技术

本发明专利技术公开了一种船用柴油机机身多工序耦合残余应力建模及分析方法，包括如下步骤：对机身进行结构分析简化，建立机身有限元分析模型；根据机身有限元分析模型进行机身浇注、落砂过程的仿真模拟，得到铸造阶段的残余应力演变规律；将应力预定义到热处理阶段，进行仿真模拟得到机身热处理阶段的残余应力演变规律；以热处理后机身的应力状态为初始状态，进行仿真模拟得到机身加工过程的残余应力，最终得到机身加工过程的残余应力演变规律。本发明专利技术采用应力遗传和加工应力耦合的方法计算出各工艺的残余应力，在考虑工序间遗传特性的基础上，推导出机身加工过程的最终应力分布，准确地实现了机身加工过程的残余应力分析。地实现了机身加工过程的残余应力分析。地实现了机身加工过程的残余应力分析。

【技术实现步骤摘要】
船用柴油机机身多工序耦合残余应力建模及分析方法


[0001]本专利技术涉及残余应力分析领域，具体涉及一种船用柴油机机身多工序耦合残余应力建模及分析方法。

技术介绍

[0002]机身是船用柴油机的关键部件，残余应力是导致机身变形的重要因素，机身的变形影响机身的使用性能和使用寿命。因此，必须研究机身残余应力提高机身性能。然而，由于机身经历热加工和机加工两个阶段，残余应力场不断重新分布，残余应力在机身的全加工过程中具有复杂的状态和演变规律。
[0003]机身铸造阶段，由于机身厚薄不均匀使得机身冷却速度不同，机身各部位的收缩速度不一样，造成机身冷却过程中相互阻碍，使得机身发生形变并产生残余应力。在实际的工业生产中，热处理过程是消除残余应力、有效降低应力集中的有效手段。退火热处理阶段的主要目的是降低及均化机身内部的残余应力，同时提高关键部位及孔系的精度。机加工过程是一个涉及材料、传热和力学等的复杂过程，材料去除对于零部件质量、应力和变形等具有显著影响。在加工过程中，随着毛坯多余材料逐渐被去除，切削层中的应力逐渐释放，毛坯中残余应力原有平衡状态被打本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.船用柴油机机身多工序耦合残余应力建模及分析方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：对机身进行结构分析简化，建立机身有限元分析模型，确定所需的仿真参数；S2：根据步骤S1建立的机身有限元分析模型进行机身浇注、落砂过程的仿真模拟，得到铸造阶段的残余应力演变规律；S3：将铸造完成阶段的机身应力状态完成挂载，将应力预定义到热处理阶段，进行热处理过程的仿真模拟，得到机身热处理阶段的残余应力演变规律；S4：以热处理后机身的应力状态为初始状态，进行机加工过程的仿真模拟，得到机身加工过程的残余应力，最终得到机身加工过程的残余应力演变规律。2.根据权利要求1所述的船用柴油机机身多工序耦合残余应力建模及分析方法，其特征在于，所述步骤S1中机身有限元分析模型的建立方法为：对机身进行结构及有限元分析，简化机身结构中对分析结果影响小的部位，根据浇注准则设计浇注系统和砂箱，建立机身全加工过程应力演化的有限元分析模型。3.根据权利要求1所述的船用柴油机机身多工序耦合残余应力建模及分析方法，其特征在于，所述步骤S1中所需的仿真参数包括机身的密度、杨氏模量、热导率、泊松比、比热、膨胀率、屈服强度、热焓、导热系数、线膨胀系数、铸造工艺参数、热处理工艺参数、加工余量。4.根据权利要求1所述的船用柴油机机身多工序耦合残余应力建模及分析方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：根据机身有限元分析模型分析机身的铸造工艺过程，确定铸造过程的工艺参数，根据工艺参数及准则设计浇注温度、停止温度和浇注时间，进行机身浇注过程的仿真模拟，进而分析浇注过程机身的应力状态，浇注完成后，在浇注过程的基础上进行落砂，提取机身浇注完成后的应力结果，去除砂型、设置机身空冷温度，进而得到铸造阶段的残余应力演变规律。5.根据权利要求1所述的船用柴油机机身...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国超，赵东豪，柏小祥，艾杼桦，周宏根，田锐敏，赵明，杨武刚，曹利平，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：