鋁合金超聲沖擊殘余應(yīng)力場數(shù)值分析研究.pdf

1、超聲沖擊作為一種有效的形變強化工藝,由于其機理復(fù)雜使得在優(yōu)化工藝參數(shù)方面有很大困難。本文針對超聲沖擊過程中,沖擊針速度變化對被處理金屬材料塑性變形層應(yīng)力分布的影響進行研究,提出采用沖擊過程中的最大撞擊速度衡量強化處理效果的理論,預(yù)測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鋁合金薄板進行超聲沖擊處理的過程,獲得沖擊針撞擊速度的變化規(guī)律及試件上應(yīng)力場和塑性應(yīng)變的分布,通過對比之間

2、的關(guān)系發(fā)現(xiàn)該工藝下沖擊針的最大撞擊速度(以下簡稱最大撞擊速度)對試件上應(yīng)力場和塑性應(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多根針復(fù)合沖擊過程進行模擬,得到?jīng)_擊后殘余應(yīng)力的分布。進行對比試驗,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程的有效方法。合理地解釋了超聲沖擊過程的機理。
　　采用有限元模擬和物理試驗對照的方法對不同工藝參數(shù)(變幅桿輸出振幅、沖擊針直徑、沖擊針長度)處理

3、結(jié)果進行研究,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結(jié)果對比,發(fā)現(xiàn)模擬得到的殘余應(yīng)力分布曲線的趨勢和數(shù)值與試驗結(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。
　　通過使用高速攝像設(shè)備觀察沖