基于CFD的磨料水射流加工中粒子圆度影响研究

为提高磨料水射流加工性能和延长喷嘴使用寿命,基于欧拉-欧拉方法和离散粒子模型,利用CFD仿真技术探究磨料水射流喷头内部的三相流运动,建立磨料水射流喷头的物理模型,并通过与文献实验结果对比,验证模型的可靠性。通过自定义粒子圆度系数,利用CFD模拟分析粒子圆度系数对粒子出口速度及管壁磨损率的影响。结果表明:射流压力和磨料圆度越大,磨料出口速度越大,喷嘴内磨损越小;磨料流量和磨料圆度系数越大,磨料出口速度越小,喷嘴内磨损越大;磨料尺寸越小和磨料圆度越大,磨料出口速度越大,喷嘴内磨损也越大;水射流切割过程中的深宽比随着压力增大而增大,随着横移速度和靶距的增加而减小,随着粒子圆度的增大而增大。

基于水射流技术的纤维增强塑料冲蚀性能研究

纤维增强塑料材料由于其具有密度小、耐腐蚀性好、电磁绝缘性等特点,因此在航空航天及土木工程领域应用广泛。但是纤维增强塑料异形件用传统的工艺成型方法,存在成本较高、制造周期长等问题。引入磨料水射流切割技术,由于以水为加工高能束,因此被加工材料的切口光滑无烧蚀,还能提高加工效率,节约成本,环保安全。分析了高能射流的形成机制,建立了粒子对纤维增强塑料的冲蚀模型,材料破坏的演化模型并分析其去除机理,最后通过调节主要工艺参数(射流压力、进给速度、靶距、粒子尺寸),分析其对冲蚀性能的影响规律。成果可以提高磨料水射流加工新材料的加工质量和加工效率,具有重要的理论意义和使用价值。

磨料水射流切割钢板过程参数优化研究

利用田氏正交试验(L27)进行磨料水射流切割06Cr19Ni10钢板实验,将切割后工件断面表面粗糙度作为评测加工后工件表面质量的标准,选取的过程参数变量为:射流压力、喷嘴横移速度、靶距、磨料粒径和磨料流量。对实验数据进行回归分析,得到表面粗糙度关于5个过程参数变量的回归模型,通过响应面分析法对过程参数进行优化,得到最小表面粗糙度值对应的参数值。再利用人工神经网络对实验样本数据进行训练学习,得到表面粗糙度的最小预测值。分别通过人工智能算法(遗传模式搜索算法和模拟退火法)对过程参数优化,然后通过整合的人工神经网络-遗传模式搜索算法-模拟退火法技术对过程参数进行进一步优化,得到最小表面粗糙度值对应的最佳工艺参数值。通过实验验证了寻优结果的可靠性,通过对比,该整合技术相比单一的遗传模式搜索算法或模拟退火法,大大降低了表面粗糙度值和缩短了寻优时间。

磨料水射流抛光生物陶瓷工艺参数优化

生物陶瓷在人体组织、器官替换,修复及功能完善等生物医疗领域具有广泛的应用,但由于陶瓷材料的高硬度和高脆性,使得它的加工相比金属就困难许多,而且直接将其用于人体需要高的表面质量。利用正交试验进行磨料水射流抛光生物陶瓷实验,通过对实验数据的极差分析和方差分析找到抛光的最佳工艺参数组合,通过响应面回归分析,得到表面粗糙度关于加工工艺参数变量的回归模型,并探讨工艺参数与抛光后生物陶瓷表面质量之间的关系。基于遗传算法对工艺参数进行进一步优化,得到最小表面粗糙度值对应的最佳工艺参数值,并通过实验进行了验证。

磨料水射流抛光生物陶瓷曲面实验

生物陶瓷在人体组织、器官替换,修复及功能完善等生物医疗领域具有广泛的应用,但由于陶瓷材料的高硬度和高脆性,使得它的加工相比金属就困难许多,而且直接将其用于人体需要高的表面质量。文章采用正交试验设计方法对生物陶瓷曲面进行磨料水射流抛光实验,通过对实验数据的极差分析和方差分析找到抛光的最佳工艺参数组合,并探讨影响抛光工件表面粗糙度的三个主要工艺参数与生物陶瓷表面质量之间的关系。最后建立了生物陶瓷表面粗糙度的预测模型,并通过实验进行了验证。