鋁合金超聲沖擊殘余應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值分析研究.pdf

1、超聲沖擊作為一種有效的形變強(qiáng)化工藝,由于其機(jī)理復(fù)雜使得在優(yōu)化工藝參數(shù)方面有很大困難。本文針對(duì)超聲沖擊過(guò)程中,沖擊針?biāo)俣茸兓瘜?duì)被處理金屬材料塑性變形層應(yīng)力分布的影響進(jìn)行研究,提出采用沖擊過(guò)程中的最大撞擊速度衡量強(qiáng)化處理效果的理論,預(yù)測(cè)沖擊塑性變形層深度及其壓縮殘余應(yīng)力厚度。
　　本文首先采用ABAQUS有限元軟件模擬特定工藝下對(duì)鋁合金薄板進(jìn)行超聲沖擊處理的過(guò)程,獲得沖擊針撞擊速度的變化規(guī)律及試件上應(yīng)力場(chǎng)和塑性應(yīng)變的分布,通過(guò)對(duì)比之間

2、的關(guān)系發(fā)現(xiàn)該工藝下沖擊針的最大撞擊速度(以下簡(jiǎn)稱最大撞擊速度)對(duì)試件上應(yīng)力場(chǎng)和塑性應(yīng)變的分布起決定性作用。根據(jù)模擬獲得的最大撞擊速度對(duì)多根針復(fù)合沖擊過(guò)程進(jìn)行模擬,得到?jīng)_擊后殘余應(yīng)力的分布。進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),獲得的結(jié)果與模擬中的最大撞擊速度和處理后試件的殘余應(yīng)力分布接近,得到一種模擬超聲沖擊過(guò)程的有效方法。合理地解釋了超聲沖擊過(guò)程的機(jī)理。
　　采用有限元模擬和物理試驗(yàn)對(duì)照的方法對(duì)不同工藝參數(shù)(變幅桿輸出振幅、沖擊針直徑、沖擊針長(zhǎng)度)處理

3、結(jié)果進(jìn)行研究,變幅桿輸出振幅增大將導(dǎo)致沖擊針的最大撞擊速度變大,試件的壓縮應(yīng)力層深度變大、表面壓應(yīng)力增大、沖擊過(guò)程中硬度增大速度加快、變形量變大。沖擊針的直徑變小或長(zhǎng)度增大將導(dǎo)致沖擊針的最大撞擊速度變小,試件的壓縮應(yīng)力層深度變小、沖擊過(guò)程中硬度增大速度變慢、變形量減小。有限元仿真模擬和物理試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,發(fā)現(xiàn)模擬得到的殘余應(yīng)力分布曲線的趨勢(shì)和數(shù)值與試驗(yàn)結(jié)果接近,可以作為優(yōu)化超聲沖擊工藝參數(shù)的有效方法。
　　通過(guò)使用高速攝像設(shè)備觀察沖