高强度钢试样喷丸残余应力实验研究及数值模拟

本文研究了不同喷丸工艺对高强度钢试样喷丸后残余应力场的影响,并采用有限元法对喷丸后产生的残余应力场进行了数值模拟。 用X3000型X射线仪测定残余应力,并使用电解抛光法逐层测定残余应力的分布。同时,利用X射线衍射仪对喷丸前后试样晶体结构进行分析,测量了试样表面显微硬度沿层深分布,并对试样组织形貌进行了观察。用ANSYS软件建立有限元模型,通过调整弹丸速度、弹性模量和直径大小进行喷丸过程的模拟分析。 随着喷丸时间的增加,最大残余压应力深度和强化深度增大,表面残余压应力减小;和小直径弹丸相比,使用大直径弹丸喷丸产生的强化深度较大;随着喷丸强度的增大,最大残余压应力、强化深度增加;采用玻璃丸或陶瓷丸进行二次喷丸提高了试样表面残余压应力。 喷丸后高强度钢试样表面位错数量增加;试样表面显微硬度提高。 用ANSYS软件建立有限元模型模拟喷丸过程,在模型中考虑了试样的各种参数,获得了不同喷丸参数下残余应力场的变化规律。模拟结果与实验结果较相符,证明了模型的可参考性,取得了比较好的结果。