磨蚀破坏是影响水力机械使用寿命的主要原因,多年来,提高水力机械的抗磨蚀能力一直是水力机械研究方向的热门课题。本文针对水力机械磨蚀特点,研究喷丸表面强化工艺,对其进行数值分析,优化工艺参数,对采用喷丸表面强化技术,提高水力机械过流部件表面的抗磨蚀强度起着积极的指导作用。喷丸作为一种表面强化手段,主要用于提高机械材料的疲劳寿命,特别适用承受交变载荷的情况。这种强化对于提高水力机械抗磨蚀性能有积极的作用。水力机械磨蚀机理主要表现在其机械疲劳破坏方面,而喷丸的强化作用可提高材料表面的机械疲劳性能,以提高水力机械的使用寿命。然而,要获得最佳的喷丸强化效果,必须选择合理的喷丸参数。目前大多数情况下是通过实验获得这些参数。但是,由于实验周期长,增加了研究成本。本课题利用大型通用有限元软件ANSYS来模拟喷丸强化过程,分析喷丸后材料表层形成的残余应力,比较残余应力场的信息,进而优化喷丸工艺参数。采用数值分析方法可以方便地修改模型、设定不同参数以模拟不同的工况,比较直观地了解喷丸过程,可缩短研究周期,降低研究成本,是研究喷丸强化工艺有效的途径。本文选用比较常用的两种金属材料:45#钢和4340钢,通过选取不同直径的弹丸,以不同速度对钢板材料进行喷射,提取撞击区一定厚度范围的残余应力,综合比较压应力峰值、压应力层深度、压痕深度、弹孔边缘凸起高度几种因素对喷丸强化效果的影响,通过图形对比,可以直观看到速度和弹丸直径对残余应力最大值的影响,最后初步提出不同情况下满意的喷丸工艺参数。研究工作还将计算结果与相关实验资料作了对比分析,证明计算分析的思想可行,结果可信。在数值模拟过程中,本文还充分利用ANSYS的APDL语言便捷功能,以及LS-DYNA的关键字文件强大的组织数据功能,大大节省了模型预处理时间。研究的最后部分是对一小流量泵叶轮的强度和刚度作了分析。针对该叶轮工作转速高、叶轮厚度较薄、直径较大、与外壳间隙很小的特点,在计算验证其强度满足、刚度满足的基础上,分别考虑有无离心力载荷的条件下,分析叶轮的模态。为叶轮防振设计提供了参考依据。