噴丸殘余應力松弛特性的數值仿真研究.pdf

1、噴丸工藝處理主要是在工件表層引入一定規(guī)模的沿深度方向分布的殘余壓應力場，該殘余壓應力場可以有效地提高材料的疲勞抗性。然而噴丸引入的殘余應力并不是一成不變的，噴丸工件在實際工作環(huán)境中所承受的循環(huán)載荷，溫度變化，噴丸層微裂紋等諸多因素都會導致噴丸殘余應力場的松弛或再分布繼而減少噴丸殘余壓應力對于材料疲勞抗性的增益效果。當前許多材料的壽命預測模型都將噴丸引入的殘余壓應力場視為影響材料疲勞壽命的主要因素，如果僅僅考慮噴丸引入的初始殘余應力場無疑

2、會使模型預測的材料壽命與實際壽命之間產生較大誤差。本文借助有限元軟件ABAQUS，采用數值模擬的方法研究了光滑式樣及帶裂紋的三點彎曲試樣中的噴丸殘余應力在循環(huán)載荷下的松弛規(guī)律，并得到了不同條件下穩(wěn)定的殘余應力場分布。在考慮應力松弛的基礎上進一步分析了噴丸殘余應力對試樣表層微裂紋閉合效應的影響，深入的揭示了噴丸提高工件疲勞壽命的機理。主要研究內容如下:
　　(1)建立了一種新的用于預測循環(huán)力載荷下光滑試樣靜載松弛的方法，并且應用該方

3、法成功得到7075鋁合金試樣在不同噴丸強度下的穩(wěn)定殘余應力場。其仿真結果與采用X射線衍射法得到的實驗結果取得了較好的一致性。通過該方法進一步研究了疲勞載荷循環(huán)次數，不同應力比，初始殘余應力場狀態(tài)及噴丸引入的塑性應變等因素對噴丸殘余應力松弛的影響。
　　(2)建立了含微裂紋的三點彎曲有限元模型，采用DEBOND方法模擬裂紋擴展，研究了噴丸殘余應力場在微裂紋擴展條件下發(fā)生的松弛及再分布規(guī)律。結果表明裂紋開裂確實會對噴丸殘余應力場的分布