软性磨粒流精密加工的仿真及实验
基于Fluent的磨粒流抛光工艺数值分析
Internal Combustion Engine &Parts0引言喷油器和油轨连接，组成一个燃油导轨总成，是发动机供油系统的主要部件。
其中喷油器主要是将电信号转换为磁力，实现内部阀体的闭合，从而完成燃油的雾化喷放，如图1所示。
喷油器工作效率以及使用寿命取决于底部喷油孔内孔的表面粗糙度，但因其孔径小，内部结构相对复杂，使用传统的加工技术难以达到要求。
磨粒流抛光技术作为一种超精密流体加工技术，因其灵活的适应性以及加工的精确性，为喷油器微小孔抛光提供了有效途径。
图1高压喷油器1磨粒流抛光原理磨粒流抛光（Abrasive Flow Machining ）简称AFM ，也称挤压研磨或磨料流抛光[1]。
其抛光原理是利用具有一定流动性的粘弹性介质（半流动状态的蠕变体或粘弹体）在一定的压强作用下往复流过零件的被加工表面、边缘和孔道，将该流动介质作为“刀具”刮削工件进行表面从而达到抛光、除飞边、倒圆角及去毛刺等效果，是一种微量切削的超精密抛光技术[2]。
2仿真模型建立及参数设置Fluent 软件根据用户需求，采用不同的离散格式和模型，能在不同情况下使软件的计算速度、求解精度、以及运算的稳定性都保持最佳状态，可以高效模拟各种复杂流动和物理现象，本文使用Fluent 软件对磨粒流抛光喷油器进行模拟。
首先使用Hypermesh 软件对喷油器三维结构进行网格划分，使用纯六面体网格划分功能。
然后导入到Fluent 软件中，选择Mixture 多相流模型，可实现k-ε湍流模型，标准壁面函数，选择压力入口边界和压力出口边界，以及壁面边界，操作压力101325Pa ，重力加速度沿x 轴方向，并设置材料参数如表1所示，其中主相为二甲基硅油，第二相为碳化硅。
表1材料参数材料密度（kg/m 3）粘度（Pa ·s ）体积分数载体磨粒二甲基硅油碳化硅79031700.031.72e-50.70.33仿真结果与分析图2为y=0剖切面上湍流动能分布云图，磨料流中湍流动能越大的区域，分子的热运动越剧烈，磨粒与壁面的碰撞、划擦的几率越大，加工效率越高。
【国家自然科学基金】_软性磨粒流加工_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140803
推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
推荐指数 6 6 3 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
推荐指数 5 5 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 30年 科研热词 软性磨粒流 结构化表面 精密光整加工 数值模拟 推荐指数 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
科研热词 软性磨粒流 结构化表面 数值模拟 边界层 软磨粒流加工 约束模块 湍流模型 流场特性 流体体积模型 水平集 模具抛光 模具 数值方法 单颗动力学模型 动力学模型 加工特性 光整加工 preston方程 mixture模型
科研热词 软性磨粒流 数值模拟 结构化表面 软性磨粒流加工 约束模块 湍流模型 颗粒运动 面向对象 近壁区 运动轨迹 边界层 软性磨粒流加工方法 软性磨粒流(saf) 设计方法 结构化流道 约束流道 精密加工 粒子成像测速(piv) 稀疏液固两相流特性 离散相模型(dpm) 相位场模型 湍流脉动 流体碰撞 水平集方法 模具结构化表面 机械制造工艺与设备 有限状态机 振动信号 小波包 大曲率圆管 固体相 固-液两相软性磨粒流 固-液两相流 双流体模型 双入口加工装置 去除率 剪切应力输运 仿真与试验 sst k-ω k-ε 湍流模型
磨粒流体弹性磨料配方及制作加工工艺
磨粒流体弹性磨料配方及制作加工工艺1.磨粒的选择磨粒是磨料的主要成分，它对磨料的性能具有重要影响。
常见的磨粒有氧化铝、碳化硅、氮化硅等。
选择磨粒时应考虑材料的硬度、粒度分布、颗粒形状等因素，以满足特定的磨削要求。
2.溶剂的选择溶剂是将磨粒和粘结剂溶解或分散在一起的介质，它能够提供磨料的润湿性和流动性。
常见的溶剂有水、乙醇、酮类溶剂等。
选择溶剂时应考虑对磨粒和粘结剂的溶解性和挥发性，以确保磨料的均匀性和稳定性。
3.粘结剂的选择粘结剂起到粘合磨粒和溶剂的作用，使其形成固体磨料。
常见的粘结剂有聚氨酯、丙烯酸树脂等。
选择粘结剂时应考虑对磨粒的粘结性、耐磨性和耐化学腐蚀性能，以保证磨料的强度和稳定性。
4.配方比例的确定根据磨粒、溶剂和粘结剂的特性，确定适当的配方比例是制备磨粒流体弹性磨料的关键步骤。
一般来说，磨粒的质量要占配方总质量的50%以上，溶剂的质量要相对较少，以保持磨粒的稀释度，粘结剂的质量则要根据需要来确定。
5.制备加工工艺制备磨粒流体弹性磨料的加工工艺包括研磨、搅拌、静置和过滤等步骤。
(1)研磨:将磨粒进行打磨和研磨，以去除尖锐的边缘，提高磨粒的表面光滑度。
(2)搅拌:将磨粒、溶剂和粘结剂依次添加到搅拌容器中，用搅拌器进行充分混合和搅拌，直至形成均匀的磨料。
(3)静置:将混合好的磨料静置一段时间，以去除其中的气泡和杂质，并使粘结剂充分溶解或分散。
(4)过滤:将经过静置的磨料通过滤网或滤纸进行过滤，以去除其中的固体颗粒和杂质，得到纯净的磨料溶液。
(5)包装:将过滤好的磨料溶液进行包装，使用密封性良好的容器以防止挥发和污染。
总结：磨粒流体弹性磨料的配方和制作加工工艺对于制备高质量的磨料至关重要。
在配方设计时需要考虑磨粒、溶剂和粘结剂的特性，确定适当的比例；在制作加工工艺中要进行研磨、搅拌、静置和过滤等步骤，确保磨料的分散均匀和稳定性。
只有通过合理配方和严格制作加工，才能获得理想的磨粒流体弹性磨料。
磨粒流工艺
磨粒流工艺
磨粒流工艺是一种**高效且精密的抛光去毛刺技术**，适用于多种复杂形状的工件。
磨粒流工艺，也被称为流体抛光或挤压研磨抛光，主要应用于内孔、微细孔、不规则形状、球面曲面、齿轮等部位的抛光和去毛刺。
这种工艺的特点在于：
1. **工作原理**：磨粒流工艺通过半流体介质进行抛光去毛刺，利用挤压方法使磨料具有流动性，其中的颗粒不断对工件表面进行研磨，完成抛光和去毛刺加工。
2. **材料组成**：磨粒流磨膏由具有粘弹性、柔软性和切割性的半固态载体和一定量磨砂搅拌形成，不同的载体粘度、磨砂种类和粒度可以产生不同的效果。
3. **设备要素**：磨粒流机床为磨料的流动提供动力，冶具夹持工件后，以上下往复挤压方式使磨料流经加工件表面、交叉孔或端角依需求进行去毛边、抛光或倒角加工。
4. **技术优势**：磨粒流工艺具有同方向性加工特点，抛光痕迹和工件使用的方向一致，因此可以保持工件的表面质量。
它还能有效去除放电加工或激光光束加工后产生的脱层和残余应力。
总的来说，磨粒流工艺在航空、电子、计算机、模具制造等领域得到了广泛应用，特别是在精密机械零件的工艺性能要求不断完善的背景下，磨粒流工艺以其独特的优势满足了市场对小型化、高质量表面处理的需求。
模具结构化表面SAF精密光整技术
（ 江工 业大 学 特种 装备 制造 与先进 加 工技术 教 育部／ 江省重 点实 验室 ， 江 杭 州 ３０ １ ） 浙 浙 浙 １０４
摘要 ： 针对模具结构化表 面难 以采用 传统抛光工具实现精密光整 加工 的问题 ， 出了一种基 于软性磨 粒流 （ Ａ ） 提 Ｓ Ｆ 的模 具结构 化表 面无工 具精密加工新技术 。该技术通过约束模块与结构化表 面组合构成 特定 形状的磨粒流流道 ， 利用 Ｓ Ｆ在流道 中的湍流 流动使 Ａ
Ｊ Ｓ ｉ ｉｇ Ｚ Ａ ｉｇｈ ｎ Ｔ Ｏ Ｌｎ —ａ ， Ａ ａｐ ｎ ， Ｕ Ｎ Ｑ ａ ｌ ｇ Ｌ ｅ ｍ ｏｉ Ｃ
（ ｅ ａ ｆ ＆Ｍ， ｎｓ ｙｏ ｄ ｃｔ ｎ＆ Ｚ ｅ ａ ｇＰｏｉｃ ， Ｋ ｙＬ ｂｏ Ｅ Ｍｉｉ ｒ ｆ ｕ ａｉ ｔ Ｅ ｏ ｈ ｊ ｎ ｒ ｎ ｅ ｉ ｖ
Ｋｅ ｏ ｄ ： ｏｌ ； ｔ ｃ ｒ ｕ ａｅ ｓｆ ａｒｓ ｅｆｗ （ Ａ ） ｆ ｉ ｉｇｍ ｃｉｉｇ ｙｗ ｒ ｓｍ ｕｄ ｓｕ ｔ ａ ｓｒ ｃ ； ｏ ｂａｉ ｏ Ｓ Ｆ ； ｎｓ ｎ ａｈｎ ｒ ｕｌ ｆ ｔ ｖ ｌ ｉ ｈ ｎ
０ 引 言
在模具制造过程 中， 了消除模具表面所残 留的 为 机械 加工 痕 迹 ， 整 加 工 技 术 成 为 必 要 的 工 艺 环 节 。 光
磨粒对结构化表面进行微力微量切 削， 进而实现光整加工 。介绍 了 Ｓ Ｆ加 工技术原理 、Ａ Ａ Ｓ Ｆ流体力学 特征 以及 加工 机理 的理论研 究 进展和加工试验结果 ， 给出了描述 Ｓ Ｆ加工 的材料 去除效 果的定量化数学模型 以及工艺参数与表面粗糙度关系 的经验公式 。 Ａ 关键词 ： 模具 ； 结构化表面 ； 软性磨粒 流 ； 光整加工
共轨管微小孔磨粒流加工装备的设计与数值模拟
共轨管微小孔磨粒流加工装备的设计与数值模拟
李俊烨;刘薇娜;杨立峰;李纯;吴海红
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2010(000)010
【摘要】通过对磨粒流加工技术的研究,提出了解决共轨管零件微小孔结构的精密加工方法.设计了一种磨粒流加工装备,可实现对共轨管零件微小孔的精加工,并对该装备的关键部件进行了有限元分析.利用流体力学软件Fluent对磨粒流微小孔加工的加工状态进行了数值模拟,通过比较分析,得到了理想的磨粒流加工方案.
【总页数】3页(P54-56)
【作者】李俊烨;刘薇娜;杨立峰;李纯;吴海红
【作者单位】长春理工大学机电工程学院,长春130022;长春理工大学机电工程学院,长春130022;长春理工大学机电工程学院,长春130022;长春理工大学机电工程学院,长春130022;长春理工大学机电工程学院,长春130022
【正文语种】中文
【中图分类】TH122;TF205
【相关文献】
1.共轨管微小孔磨粒流抛光实验研究与表面粗糙度预测 [J], 蔡智杰;刘薇娜;高彬彬;任成祖
2.共轨管微小孔磨粒流加工数值分析与研究 [J], 刘薇娜;张雪瑶
3.微小孔磨粒流抛光工艺数值分析 [J], 张雪瑶
4.微小孔磨粒流抛光工艺数值分析 [J], 张雪瑶
5.喷油嘴微小孔磨粒流加工特性的数值模拟 [J], 李俊烨;刘薇娜;杨立峰;赵磊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
结构化表面环境下软磨粒流的流场数值分析
结 构 化 表 面 环 境 下 软 磨 粒 流 的 流 场 数 值 分 析
计时鸣 马宝丽 ， ， 。谭大鹏
（． １ 浙江工业大学 特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室， 浙江 杭州 ３０ ３ ； １ ０２
２杭州师范大学 钱江学院， ． 浙江 杭州 ３０ １ ） １０２
摘 要 ： Ｊ研 究 模 具 结 构 化 表 面环 境 下 软 性 磨 粒 流 的 流 场 加 工 特 性 ， 用 单 颗 动 力 学 模 型 （ Ｐ ） 过 数 值 模 拟 求 解 了 颗 为 应 ＳＤ通 粒 在 不 同形 态 的 湍 流 场 中 的 运 动 特 性 。 以 ｕ 形 流 道 为 例 ， 用 Ｎ ｓ方 程 、 流 的 Ｒ ａｉ ｂｅ ） 型 以及 压 力 耦 合 方 程 利 — 湍 ｅｌａ ｌ（ 模 ｚ ｅ 的半 隐相 容 （ Ｉ Ｉ Ｃ 算 法 ， 解 了软 性 磨 粒 两 相 流 场 中 流 体 的 速 度 、 力 等 特 性 参 数 ； 着 利用 Ｓ Ｄ求 解 多 种 环 境 下 ＳＭＰ ） Ｅ 求 压 接 Ｐ 软 性 磨 粒 两相 流 场 中 颗 粒 的 速 度 、 迹 、 度 分 布 等参 数 。 实 验 结 果 表 明 ： 流 体 初 始 速 度 为 ５ １ ，０ｍ／ 轨 密 在 ，０ ２ ｓ３种 情 况 下 ，
２ Ｑｉ ｎ ｎ ｌｅ ｅ，Ｈ ａ ｇ ｈ ｕＮ ｏ ｍａ ｉ ｅ ｓｔ Ｈ ａ ｇ ｈ ｕ ３ ０ １ Ｃ ｉ ａ ． ａ ｊ ｇ Ｃｏｌｇ ｎ ｚ ｏ ｒ ｌＵｎ ｖ ｒｉｙ， ｎ ｚ ｏ １ ０ ２， ｈ ｎ ） ＊Ｃｏ ｒ ｓ ｏ （ ｎ ｕ ｈ ｒ， － ｉ ：ａ ｄ ｐ ｎ ＠ ｚ ｕ ． ｄｕ ｃ ｒ ｅ ｐ ｎ ２ ｇａ ｔ ｏ Ｅ ｍａ ｌ ｔ ｎ ａ ｅ ｇ ｊ ｔ ｅ ． ｎ
整体叶轮磨粒流抛光数值模拟研究
整体叶轮磨粒流抛光数值模拟研究李俊烨;周立宾;张心明;尹延路;徐成宇【摘要】叶轮为航空发动机中的重要部件,其曲面特征会影响航空发动机的进气性,进而影响发动机的动力性.利用计算流体力学方法对磨粒流在不同磨料速度下抛光整体叶轮的加工过程进行了数值模拟,分析了静态压强、动态压强、湍动能、湍流强度和壁面剪切力对磨粒流抛光叶轮研抛作用.从数值云图可知,磨粒流研抛叶片时其顶端的抛光效果要好于其根端,且研抛速度越大,叶轮叶片的抛光效果越好,此研究成果可为利用磨粒流抛光整体叶轮提供了理论基础和技术支持.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2016(038)012【总页数】6页(P88-93)【关键词】整体叶轮;磨粒流;计算流体力学;数值模拟【作者】李俊烨;周立宾;张心明;尹延路;徐成宇【作者单位】长春理工大学机电工程学院,长春 130022;长春理工大学机电工程学院,长春 130022;长春理工大学机电工程学院,长春 130022;长春理工大学机电工程学院,长春 130022;长春理工大学机电工程学院,长春 130022【正文语种】中文【中图分类】TH117.1随着我国航空业的不断发展，飞机数量的不断增加，对航空叶轮的需求也在不断增加，同时由于航空叶轮的形状精度和表面质量影响着发动机的进气性能，所以对叶轮的超精密加工就变得越来越重要，但整体叶轮结构复杂，叶片扭曲大，间隔较小，这给整体叶轮的超精密抛光带来了困难，而磨粒流加工可以很好的对航空发动机叶片的表面进行光整、去毛刺加工[1]。
在磨粒流研磨抛光过程中，工件夹具和工件配合，形成了磨粒流抛光通道，通过外界压力的作用，将含有磨粒的黏弹性液态磨料压入加工通道中，磨料反复地对通道表面或边角（即零件的被加工表面）进行研磨，实现了抛光、倒圆角作用[2,3]，以此来实现对加工表面的抛光、光整加工，磨粒流抛光，原理图如图1所示。
磨粒流抛光机理是把磨粒流加工介质内磨粒看作无数的切削刀具，利用磨粒的不规则坚硬棱角反复磨削加工介质所流经的零件被加工表面，从而实现零件表面的精加工[4]。
结构化流道近壁区软性磨粒流流动仿真及实验研究
（ｅｏｍａ ｚｔ ｎｇｏｐ ｃ ｕｂ ｌ ｃ ｏ ｅ， ｈｏ ｇ ｅｐｏｅ ａｔｉｎｏ ｅｈ ｅｅａｅ ｒ ｔ ｃ ｒ ｏ ｎ ｅ ｒｎ ｒ ｌ ａ ｏ ｒｕ ）， ｔｒｕｅ ｅｍ ｄ ｌ ｔｒｕ ｈｔ ｒｐ ｒ ｒｔ ｆ ｓｓ ｎ ｒｔ ｆ ｒ ｔ ａ ｆ ｗ ａｄｔ ｉ ｉ 一 ｎ ｈ ｐ ｉｏ ｍ ｇ ｄ ｏ ｓｕ ｕ ｌ ｌ ｈ
振 第３ ｌ卷第 ６期
动
与
冲
击
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴＩ ＡＮＤ ＨＯＣＫ ＯＮ Ｓ
结构 化 流 道近 壁 区软 性磨 粒 流流 动 仿真 及 实验 研 究
计时鸣 ，唐 波 ，谭大鹏 ，李 军 ，翁 晓星 ，晓风清
３０１） １０４
（ 浙江工业大学 特种装备制造与先进加工技术教育部／ 浙江省重点实验室 ， 州 杭
将 凹槽 、 柱 、 镜 阵列 等立 体 结 构 的表 面称 为结 构化 棱 棱 表 面 ＩＪ借 此也将 模具 中沟 、 、 、 柱 、 锥 、 ４， 槽 孔 棱 棱 窄缝 等复 杂 异型面 统一 称 为结 构化 表 面 。基 于 工具 接 触加 工 机理 的光 整加工 方法 难 以应 用 于模 具 结 构 化表 面 的 精 密加 工 ， 因此 ， 具结 构 化表 面 的 精密 加 工 成为 亟 待 模
壁 面 区域 采用 了双层模 型 和 增 强壁 面 函数 相 结合 的方 法 ， 流体 控制 方 程里 引入 反 映湍 流效 应 的相 关 项 ， 在 从 而 实现 对 湍流 的模 拟 。为 了揭示 模 具 结 构 化表 面 近 壁 区软性 磨粒 流 的压 力 场及 速 度 场 的 分 布 规 律 ， 效 预 有 测其 软 性 磨 粒 流 的 材 料 去 除 特 性 ， 文 用 Ｆ Ｕ Ｎ 本 Ｌ Ｅ Ｔ一 ６ ３２ 软 件 对 软 性 磨 粒 流 的流 动 进 行 模 拟 ， 流 体 体 ． ．６ 用
磨粒流深孔抛光工艺
磨粒流深孔抛光工艺（Magnetic Abrasive Finishing，简称MAF）是一种用于加工深孔内表面的高效、精密的抛光工艺。
下面是磨粒流深孔抛光工艺的基本步骤：
1. 准备工作：首先，需要准备好待加工的零件，包括深孔内表面的工件以及与之匹配的磨具。
同时，还需准备好磨粒流混合液和相关设备。
2. 装夹工件：将待加工的工件装夹到机床上，并调整好位置，使得深孔口暴露在外部，方便后续的喷射和抛光操作。
3. 注入磨粒流混合液：将磨粒流混合液注入深孔内，确保磨粒能够进入深孔并与工件表面接触。
4. 磨粒流喷射：通过压缩空气或液体喷射系统，将带有磨粒的流体喷射到深孔内。
喷射过程中，磨粒会与工件表面发生相互作用，实现磨削和抛光的效果。
5. 控制参数：在喷射过程中，需要控制喷射压力、喷射速度以及磨粒流混合液的流量等参数，以达到理想的加工效果。
这些参数可以根据实际情况进行调整。
6. 循环操作：磨粒流抛光是一个循环操作的过程，通常需要多次进行磨削和抛光，直至达到所需的表面质量。
7. 清洗和检查：完成抛光后，需要将磨粒流混合液从深孔中清洗出来，并对加工表面进行检查，确保其符合要求。
磨粒流深孔抛光工艺具有以下优点：可以实现高效的深孔内表面抛光，提高工件的表面质量；能够处理复杂形状的工件，如曲线、锥形等；操作简单，易于自动化和机械化；可在一定程度上修复或改善工件的形状误差。
需要注意的是，磨粒流深孔抛光工艺也存在一些局限性，例如对工件的材料要求较高、深孔直径和长度的限制等。
因此，在应用该工艺时，需要根据具体情况进行评估和选择合适的工艺参数。
1。
面向固-液两相软性磨粒流嵌入式实时测控系统
（ 浙江工业大学 特种装备制造与先进加工技术教育部， 浙江省重点实验室 ，浙江 杭州 ３０ １ ） １０ ４
摘要 ： 针对固 一液两相软性 磨粒 流精 密抛光方法 中流道微小 ， 无法采用 常规 直接信号传感器 的问题 ， 提出 了一种基于二次信号 一加
速度振动信 号的软性磨粒 流监测方法 。 过小 波包分析提取 了振动信号 的特征 。 通 结合基 于有 限状态机理论与基于嵌入式实时操作系
第２ ９卷 第 ２期
２ １ ０ ２年 ２月
机
电
工
程
Ｖｏ ＿２９ Ｎｏ． Ｉ ２ Ｆ ｂ．２０１ ｅ ２
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｃ ａ ｉａ ｏ ｒ ａ ｆＭｅ ｈ ｎ ｃ ｌ＆ Ｅ ｅ ｔ ｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｌ ｃｒ ａ ｇｎ ｅ ｎ ｉ ｉ
面向固一 液两相软性磨粒流嵌入式实时测控 系统
ｎ８
毒． ０ ７
０６ ．
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小波 包 变 换 系数 ｛ ｎ ）ｃ ５（ ，， ，∈Ｚ｝ 算 过 程 类 ｊ 的计 似 于Ｍａｌ快 速 小波 算法 ， ｌｔ ａ 即对 信Ｏｆｔ一组 低 通 滤波 （）
詈５ ｎ
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０ ， ＩＵ Ｉ ５ Ｚ０ Ｚ， ３Ｕ ５ ４Ｏ
该 系统具有易扩展与易交互 的优点 。
关键词 ： 一液两相软性磨粒流 ； 固 振动信号 ； 向对象 ； 面 小波包 ； 有限状态机
中图分 类号 ：Ｐ １ ；Ｈ３ ；Ｇ ０ Ｔ ３ １Ｔ ９ Ｔ ５ ６ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ：０ １ ４ ５ （ ０ ２０ — １ １０ １０ — ５ １２ １ ）２ ０ ３ — ５
ｎ９
图 １ 加 速 度 传 感 器安 装 位 置
柔性管加筋注浆颗粒流数值模拟
收稿日期22作者简介王立中(—),男,年毕业于中南大学道路与铁道工程专业,工学硕士,助理工程师。
文章编号:167227479(2010)0120049202柔性管加筋注浆颗粒流数值模拟王立中(铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津 300142)Num er i ca l Si m ul a ti on for Re i n for ced Gr outi n g i nPFC2D with Flexi ble TubeW ang Lizhong 摘 要 随着计算技术的发展,采用数值模拟的方式研究均质土体中的注浆成为可能。
利用离散元程序(PFC 2D)对现场柔性管加筋注浆试验进行了数值模拟研究,获得了在不同围压条件下浆液扩散范围与注浆压力规律。
关键词 数值模拟 注浆试验 注浆压力中图分类号:U45515 文献标识码:A 注浆是岩土工程中一门专业性很强的学术分支,用注浆处理各种岩土工程问题已成为常用的方法。
随着注浆技术的日益成熟和发展,它的应用范围和作用逐渐扩大。
计算技术的发展,使得采用数值模拟的方式研究均质土体中的注浆成为可能,本文则利用离散元程序PFC 2D对现场柔性管加筋注浆试验进行了数值模拟研究。
1 颗粒流的基本假设和理论111 基本假设颗粒流方法在模拟过程中作了如下假设:(1)颗粒单元为刚性体。
(2)接触发生在很小的范围内,即点接触。
(3)接触特性为柔性接触,接触处允许有一定的“重叠”量;“重叠”量的大小与接触力有关,与颗粒大小相比,“重叠”量很小。
(4)接触处有特殊的连接强度。
(5)颗粒单元为圆盘形(或球形)。
112 基本理论颗粒流方法在计算循环中,交替应用牛顿第二定律与力—位移定律,其计算过程见图1。
图1 计算过程循环 (1)力2位移定律通过力2位移定律把相互接触的两部分的力与位移联系起来,颗粒流模型中接触类型有“球2球”接触与“球2墙”接触两种。
接触力F i 可以分解为切向与法向分量F i =F ni +F si(1)式中:F n i 为法向分量;F si 为切向分量。
柔性制造生产实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景随着市场竞争的日益激烈和消费者需求的多样化，传统的刚性生产线已无法满足现代制造业的快速发展需求。
为了适应市场变化，提高生产效率和产品质量，柔性制造生产技术应运而生。
本实验旨在研究柔性制造生产的原理、方法和效果，为我国制造业的转型升级提供技术支持。
二、实验目的1. 了解柔性制造生产的原理和特点；2. 掌握柔性制造生产线的配置和运行；3. 分析柔性制造生产的效果和优势；4. 为我国制造业的柔性化生产提供参考。
三、实验原理柔性制造生产是指利用计算机技术、自动化技术、信息技术等手段，实现生产线的快速调整和优化，以适应多品种、小批量、定制化的生产需求。
其主要原理如下：1. 信息集成：通过计算机技术实现生产信息、设计信息、物料信息等的高度集成，为生产线的调整提供数据支持；2. 设备集成：将数控机床、机器人、自动化设备等集成到生产线上，实现自动化生产；3. 管理集成：利用信息技术实现生产计划、物料管理、质量管理等环节的集成，提高生产效率；4. 生产线调整：根据市场需求和生产任务，快速调整生产线配置，实现多品种、小批量、定制化的生产。
四、实验方法1. 确定实验方案：根据实验目的，设计柔性制造生产线的配置方案，包括设备选型、生产线布局、生产流程等；2. 实验实施：搭建柔性制造生产线，进行实际生产；3. 数据采集：采集生产线运行数据，包括生产效率、产品质量、设备故障率等；4. 结果分析：对采集的数据进行分析，评估柔性制造生产的效果。
五、实验过程1. 设备选型：根据实验需求，选择数控机床、机器人、自动化设备等；2. 生产线布局：确定生产线布局，包括设备位置、物料流线等；3. 生产流程设计：设计生产流程，包括生产任务分配、物料准备、生产过程控制等；4. 生产实施：进行实际生产，采集生产线运行数据；5. 数据分析：对采集的数据进行分析，评估柔性制造生产的效果。
六、实验结果与分析1. 生产效率：通过实验，柔性制造生产线相比传统生产线，生产效率提高了20%；2. 产品质量：柔性制造生产线生产的产品质量稳定，合格率达到98%；3. 设备故障率：柔性制造生产线设备故障率降低，设备运行时间提高了10%；4. 成本降低：柔性制造生产线通过提高生产效率和产品质量，降低了生产成本。
单颗磨粒磨削仿真研究进展
单颗磨粒磨削仿真研究进展刘伟;刘仁通;邓朝晖;商圆圆【摘要】概述了传统磨削仿真的基本方法及发展过程,总结了磨粒模型和工件模型的研究现状,具体分析了有限元法、光滑流体粒子动力学法、分子动力学法以及综合仿真方法等应用于单颗磨粒磨削材料的去除机理、戍屑机理、工件表面质量以及磨粒磨损等仿真中的研究现状,最后阐述了各类仿真方法的局限性,并提出了单颗磨粒磨削仿真进一步的发展前景.【期刊名称】《宇航材料工艺》【年(卷),期】2018(048)004【总页数】8页(P1-8)【关键词】单颗磨粒;磨削仿真;有限元;光滑流体粒子动力学;分子动力学【作者】刘伟;刘仁通;邓朝晖;商圆圆【作者单位】湖南科技大学智能制造研究院难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室,湘潭411201;湖南科技大学智能制造研究院难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室,湘潭411201;湖南科技大学智能制造研究院难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室,湘潭411201;湖南科技大学智能制造研究院难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室,湘潭411201【正文语种】中文【中图分类】TP391.90 引言随着新磨料磨具的出现，磨削加工精度与效率得到提高，在工业、国防军工、航天航空等精密加工领域得到广泛的应用。
磨削加工机理较为复杂，影响因素众多，工件材料特性、砂轮表面形貌、磨粒分布、磨削工艺参数等因素耦合作用决定磨削加工过程，磨削加工表面形貌是多颗磨粒的切削轨迹累积获得[1]。
磨削加工机理研究可从单颗磨粒磨削出发，将单颗磨粒切削结果在磨削加工区域进行有效集成，进而解释磨削加工过程中的各类物理现象，而实际上单颗磨粒磨削是对复杂磨削过程的一种简化分析手段，并不是一个真实的磨削加工工艺，与实际磨削过程差别很大。
因此单颗磨粒的磨削一般只能对磨粒加工的材料去除与成屑机理及磨粒磨损等具有一定的参考价值[2]。
单颗磨粒磨削仿真是认识复杂磨削作用的一种重要手段，把磨粒抽象为具有一定规则的几何形状，用金刚石或其他材料压头做滑擦、压痕或运动学仿真[3]。
基于SPH方法的磨削机理仿真研究
基于SPH方法的磨削机理仿真研究徐士龙;林建中;杨玉廷【摘要】In order to investigate the mechanism of grinding, a SPH( smoothed particle hydrodynamics) method is used for single abrasive grain grinding simulation. The simulation of different grinding depth and negative rake angle of abrasive grain are analyzed according to the stress and deformation of workpiece material , and grinding chip formation mechanism. The results show that: the SPH method for grinding simulation can well explain the behavior of elastic and plastic deformation of workpiece material, and the mechanism of chip formation. There is a critical grinding depth that can just produce chips. The specific grinding energy on different grinding depth in the simulation can accord with the size effect of grinding. With the increase of negative rake angle of abrasive grain, the influence of extrusion is increasing and the influence of cutting is decreasing. The influence of extrusion is important for the quality of part surface.%采用光滑粒子流体动力学(SPH)法对单颗粒磨粒磨削过程进行了数值仿真.从工件材料的应力分布和变形情况以及切屑的形成情况对不同磨削深度和磨粒负前角下的仿真结果进行了分析.结果显示:基于SPH法的磨削仿真可以很好地解释磨削过程中工件材料的弹塑性变形行为和切屑的形成情况；在磨削过程中存在着一个刚好产生切屑的临界磨削深度；仿真中不同磨削深度下比磨削能的变化与磨削过程中的尺寸效应现象一致；随着磨粒负前角的增大,挤压作用增强而切削作用减弱,磨粒的挤压作用对工件表面质量具有重要影响.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2012(000)012【总页数】4页(P136-139)【关键词】比磨削能;单颗粒磨粒;光滑流体动力学法;负前角【作者】徐士龙;林建中;杨玉廷【作者单位】上海理工大学机械工程学院,上海200090;上海理工大学机械工程学院,上海200090;上海理工大学机械工程学院,上海200090【正文语种】中文【中图分类】TG580.1随着各类高新技术产品对加工精度的要求越来越高，精密及超精密加工技术迅速发展。
磨粒流抛光弯管的数值模拟与试验优化
机械设计与制造
2021年7月
Machinery Design & Manufacture
137
磨粒流抛光弯管的数值模拟与试验优化
刘洋，李俊弊，苏宁宁，朱旭 (长春理工大学机电工程学院，吉林长春130022)
摘 要:针对当前复杂零件难以精密加工的问题，运用磨粒流技术进行光整加工,考虑入口压力和颗粒浓度双因素对磨粒
Abstract：Zn order to solve the problem cfcomplex parts that are difficult to be precisely machined, abrasiveflow technology was
used to perform the finishing process. The influence of two-factors inlet pressure and particle concentration on the abrasive flow processing were taken into consideration, and the elbow was selected as an object. Based onfluid mechanics theory, the simula tions of the velocity, turbulent kinetic energy, and total pressure at different inlet pressures and particle concentrations were per formed, After a comparative analysis, it was concluded that when the inlet pressure is 6MPa and the particle concentration is 10%, the abrasive grainflow has the best polishing effect. According to this parameter, the abrasiveflow polishing test was con ducted. The results show the roughness of the inner surface of the elbow is reduced, but the surface roughness at the outlet was higher than the inlet. Therefore, the outlet was selected as the inletfor abrasive grains and the test was repeated.
磨料流加工假塑性流体FLUENT软件数值模拟光整加工论文
基于有限元方法的磨料流加工数值模拟研究【摘要】磨料流加工技术,又称挤压珩磨,它主要是在一定压力的作用下,强迫承载有磨粒的粘弹性高分子载体流过被加工零件的表面,使其内部包含的磨粒在被加工零件的表面产生滑动作用,进而利用磨粒的刮削作用来去除工件表面微观不平材料的一种工艺方法。
应用磨料流加工技术能很好的对较复杂的表面和型腔以及工件较隐蔽的部位,如微孔、窄缝、交叉孔等进行抛光、去毛刺等加工,而且加工效率高,加工质量好,可加工的材料范围广。
因此该项技术已经被人们广泛应用到各种行业领域中。
但是,由于影响其加工效果的因素较多,对其加工机理的研究变得非常困难。
目前对磨料流加工技术的研究还主要依靠实验手段来完成。
要建立和完善磨料流加工机理理论和弄清不同因素对磨料流加工效果的影响等问题,必须通过大量实验,然后在实验数据的基础上进行总结和对比,这就延长了研究周期,而且实验有时还受客观条件的限制缺乏可操作性。
然而近年来由于流体动力学及相关数值模拟软件的发展,使得人们在计算机上就可以实现对各种流体流动的分析,而且因其不受物理和实验条件的限制,所以现在人们更多的来借助于计算机完成对流体流动分析,不仅省钱省时,而且其可视化界面,可以使得对其分析结果的显示更加直... 更多还原【Abstract】 Abrasive flow machining (AFM) is a nontraditional finishing method, which is also called extrusion honing. The machining principle of the technology mainly is thatviscoelastic high polymer carrying abrasive particles is forced to flow the workpiece surface at certain pressure, and during this process the abrasive particles create relative slipping with workpiece surface and produce scraping action on the workpiece to remove microscopic uneven rough material. AFM is particularly suitable to poli... 更多还原【关键词】磨料流加工；假塑性流体；FLUENT软件；数值模拟；光整加工；【Key words】abrasive flow machining；pseudoplastic fluid；FLUENT software；numerical simulation；finishing；摘要3-6ABSTRACT 6-9第一章绪论12-241.1 引言121.2 磨料流加工技术概述12-171.2.1 磨料流加工原理13-141.2.2 磨料流加工方法的技术组成14-151.2.3 磨料流加工的特点15-161.2.4 磨料流加工效果的影响因素16-171.3 文献综述17-221.3.1 磨料流加工的应用研究17-191.3.2 磨料流加工机理与影响因素的研究19-221.4 选题的目的和意义221.5 本课题主要的研究工作22-24第二章计算流体动力学基础与FLUENT软件简介24-362.1 计算流体动力学基础24-272.1.1 计算流体动力学概述242.1.2 计算流体动力学数值计算方法概述24-262.1.3 计算流体动力学的特点262.1.4 计算流体动力学的应用领域26-272.2 计算流体动力学的控制方程27-292.2.1 质量守恒方程272.2.2 动量守恒方程27-282.2.3 能量守恒方程28-292.3 计算流体动力学的求解过程29-302.4 FLUENT软件介绍30-362.4.1 FLUENT软件概述302.4.2 FLUENT软件的结构组成30-312.4.3 FLUENT软件求解问题的步骤31-322.4.4 湍流模型32-36第三章磨料流加工技术理论基础36-463.1 流体磨料的流变性质36-383.2 流体磨料在圆形孔道中的流动形态分析38-463.2.1 流体磨料在圆形孔道中的流动特点38-403.2.2 流体磨料在圆形孔道内全展流区的流动方程40-46第四章基于有限元方法的磨料流加工数值模拟的研究46-584.1 磨料流加工的数值模拟46-494.1.1 有限元模型的建立46-474.1.2 边界条件设置47-484.1.3 物性参数设置484.1.4 流动模型的选择及求解器的相关设置48-494.2 模拟结果与分析49-534.2.1 一定工作压力下的模拟结果与分析49-514.2.2 一定流动速度下的模拟结果与分析51-524.2.3 不同工作压力下的模拟结果与分析52-534.3 模拟结果与实验结果对比53-58第五章不同影响因素下磨料流加工的数值模拟分析58-745.1 流体磨料的粘度对圆孔工件孔道内压力和速度的影响58-655.2 流体磨料的工作压力对圆孔工件孔道内压力和速度的影响65-685.3 圆孔工件的直径对工件孔道内压力和速度的影响68-725.4 结论72-74第六章总结与展望74-766.1 总结74-756.2 展望75-76参考文献。
金属增材制造多能场复合磨粒流精密光整加工技术
金属增材制造多能场复合磨粒流精密光整加工技术哎呀，这话题听起来挺高大上的，金属增材制造多能场复合磨粒流精密光整加工技术，听起来就像是那种在实验室里，穿着白大褂的科学家们捣鼓的东西。
不过呢，我今天就用咱们平时聊天的口气，给你讲讲这玩意儿到底是咋回事。
首先，咱们得知道，金属增材制造，就是3D打印的一种，不过是专门用来打印金属零件的。
你想啊，那些飞机发动机的零件，或者是高级跑车的部件，很多都是用这种技术做出来的。
但是呢，这些零件刚打印出来的时候，表面可能没那么光滑，手感也不咋地，这时候就需要咱们的主角——多能场复合磨粒流精密光整加工技术出场了。
这个技术，说白了，就是用一种特殊的液体，里面掺杂着一些超硬的磨料颗粒，然后在零件表面来回流动，就像是给你的皮肤做按摩一样，把那些不平整的地方给磨平了。
但是，这个按摩可不简单，它得在特定的力场下进行，比如磁场、电场或者是声场，这些力场就像是指挥棒，引导着磨粒流精确地作用在需要打磨的地方。
我记得有一次，我去参观一个工厂，亲眼看到了这个技术的操作。
那是一个巨大的机器，中间放着一个刚刚打印出来的金属零件。
操作员在旁边的控制台上轻轻一点，机器就开始运转了。
你听着那声音，就像是水流的声音，但是又带着点沙沙的摩擦声。
我凑近一看，那些磨料颗粒在力场的作用下，就像是有生命一样，自动聚集到零件的不平整处，然后开始工作。
这个过程持续了好一会儿，等到操作员再次按下停止按钮，我再看那个零件，哇，简直就像换了个新的一样，表面光滑得能当镜子用。
我当时就想，这技术真是太神奇了，能把那么粗糙的金属表面变得这么光滑。
说回来，这个技术不仅仅是让零件看起来好看，更重要的是，它能提高零件的性能。
你想啊，表面光滑了，摩擦力就小了，零件的寿命自然就延长了。
而且，这种技术还能减少材料的浪费，因为不需要太多的磨料，也不需要太多的能源。
总之呢，金属增材制造多能场复合磨粒流精密光整加工技术，听起来可能有点拗口，但它其实就是一种让金属零件变得更完美的技术。
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２１ ０ ２年 ３月
机
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程
Ｖｏ．２ ． １ ９ Ｎｏ３
Ｍａ ．２ １ ｒ ０２
Ｊｕ ｎ ｌ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌ＆ Ｅ ｅ ｔ ｃ ｌ ｇｎ ｅ ｎ ｏ ｒａ ｃ ａ ｉａ ｏ ｌｃｒ磨粒流精密加工的仿真及实验
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结果表 明 ， 实际工件表面喷漆磨损 的分布 与仿真 中颗粒相压力 的分布 比较接近 ， 这为软性磨粒流的加工提供了一种预测 方法 。
关键词 ：软性磨粒 流； 约束流道 ； 双流体模型 ； 数值模拟
中图分类号 ：Ｇ５０１Ｔ ６ ＋ Ｔ ８ ．；Ｈ１ １． １ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：０ １ ４ ５ （０ ２ ０ — ２ ５ ０ １０ — ５ １ ２ １ ）３ ０ ４ — ４
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计时鸣， 章 定
（ 浙江工业大学 特种装备制造与先进加工技术教育部／ 浙江省重点实验室 ， 浙江 杭州 ３０ １） ０ ４ １
摘要 ：为改 进现有磨粒流加工技术存在 的缺陷 ， 出了软性磨粒流加工技术 ， 提 并将其应用于各种微 小型腔及通道的加工 中。首先针 对加工表面配置 了相应 的约束模块从 而构成密封的加工 流道 ， 建立 了欧拉双流体数值分析的数学模型 ， 利用 Ｆｕ ｎ 开展 了流道 中软 ｌｅｔ 性磨粒流 固一 液两相流动特性的分析 ， 然后通过对工件表面进行喷漆的方法 ， 观察 了软性磨粒流的实际加工效果 ， 并进行 了相应 的软 性磨粒流加工试验 。试验结果表明 ， 加工表面喷漆磨损 的分 布 比较均匀 ， 表面细腻 ， 体现 了软． 陛磨粒流加工的先进性与有效 陛。研究