TC4鈦合金板材超聲沖擊表面強化過程與電子束焊過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、鈦合金以其較高的比強度及優(yōu)異的耐腐蝕性能，已經被廣泛應用于航空航天、船舶、工程機械等行業(yè)。通過對零部件失效形式的研究發(fā)現(xiàn)，服役期間的機械零部件尤其是焊接構件經常因為細小的裂紋而發(fā)生斷裂失效，而裂紋的萌生常常起源于零部件的表面，通過對零部件進行表面處理，在金屬表面形成殘余壓應力層，能夠抑制裂紋的萌生及擴展。
　　通過對 TC4鈦合金板材進行超聲沖擊表面處理，用電化學腐蝕及 X射線衍射測應力的方法，得到殘余應力在深度方向的分布曲線；使

2、用有限元模擬軟件ABAQUS對沖擊過程進行模擬，對模擬結果和實驗結果進行對比，結果表明：劇烈的超聲沖擊會使 TC4鈦合金試樣發(fā)生塑性變形；在對試樣進行電化學腐蝕的過程中，腐蝕電壓及電流、兩極間距、腐蝕時間、陰極和陽極初始表面的狀況、所選腐蝕液的化學成分的比例等因素會對電化學腐蝕造成影響。沖擊針與試樣表面的距離、Johnson-cook模型參數(shù)、沖擊時間及沖擊覆蓋率等因素會影響沖擊結果。在相同輸入頻率的情況下，不同的沖擊頭，試樣表面的間距

3、會對超聲沖擊結果造成影響，間距為0.5mm時得到最大殘余應力值及最大殘余應力深度值；在相同功率及間距的情況下，當沖擊時間小于2.8×10-3s時，隨著沖擊時間的增加，殘余應力和殘余應力深度明顯增加，當沖擊時間大于2.8×10-3s時，隨著沖擊時間的增加，殘余應力和深度增加較為緩慢；當沖擊覆蓋率大于800％時，隨著覆蓋率的增加，得到的殘余應力只在深度方向上有所增加，而試樣表面的殘余應力值并不隨之增加。
　　對TC4鈦合金薄板進行電子

4、束對接焊，使用白光3D掃描儀分別對焊前和焊后的薄板試樣進行掃描，把掃描得到的點云通過逆向校核軟件 GEOMAGIC Control進行處理，提取薄板試樣焊接前后的精確形狀，通過對形狀數(shù)據(jù)的分析得到焊件的焊接變形數(shù)據(jù)。利用取條法對焊后薄板上的殘余應力進行測量，得出殘余應力的分布趨勢，使用數(shù)值模擬軟件 ANSYS建立了薄板試樣3D有限元模型，并使用堆疊高斯熱源模擬電子束焊焊接熱源，進行了變形情況及應力場分析。
　　結果表明：焊后薄板的