噴丸殘余應(yīng)力松弛特性的數(shù)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(yīng)力場(chǎng)，該殘余壓應(yīng)力場(chǎng)可以有效地提高材料的疲勞抗性。然而噴丸引入的殘余應(yīng)力并不是一成不變的，噴丸工件在實(shí)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(huì)導(dǎo)致噴丸殘余應(yīng)力場(chǎng)的松弛或再分布繼而減少?lài)娡铓堄鄩簯?yīng)力對(duì)于材料疲勞抗性的增益效果。當(dāng)前許多材料的壽命預(yù)測(cè)模型都將噴丸引入的殘余壓應(yīng)力場(chǎng)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?xì)堄鄳?yīng)力場(chǎng)無(wú)疑

2、會(huì)使模型預(yù)測(cè)的材料壽命與實(shí)際壽命之間產(chǎn)生較大誤差。本文借助有限元軟件ABAQUS，采用數(shù)值模擬的方法研究了光滑式樣及帶裂紋的三點(diǎn)彎曲試樣中的噴丸殘余應(yīng)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(yīng)力場(chǎng)分布。在考慮應(yīng)力松弛的基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了噴丸殘余應(yīng)力對(duì)試樣表層微裂紋閉合效應(yīng)的影響，深入的揭示了噴丸提高工件疲勞壽命的機(jī)理。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)建立了一種新的用于預(yù)測(cè)循環(huán)力載荷下光滑試樣靜載松弛的方法，并且應(yīng)用該方

3、法成功得到7075鋁合金試樣在不同噴丸強(qiáng)度下的穩(wěn)定殘余應(yīng)力場(chǎng)。其仿真結(jié)果與采用X射線(xiàn)衍射法得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果取得了較好的一致性。通過(guò)該方法進(jìn)一步研究了疲勞載荷循環(huán)次數(shù)，不同應(yīng)力比，初始?xì)堄鄳?yīng)力場(chǎng)狀態(tài)及噴丸引入的塑性應(yīng)變等因素對(duì)噴丸殘余應(yīng)力松弛的影響。
　　(2)建立了含微裂紋的三點(diǎn)彎曲有限元模型，采用DEBOND方法模擬裂紋擴(kuò)展，研究了噴丸殘余應(yīng)力場(chǎng)在微裂紋擴(kuò)展條件下發(fā)生的松弛及再分布規(guī)律。結(jié)果表明裂紋開(kāi)裂確實(shí)會(huì)對(duì)噴丸殘余應(yīng)力場(chǎng)的分布