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抛丸 残余应力场的研究意义

发布时间:2021-5-6 14:30:35访问次数:

据统计,疲劳失效中。80%以上的裂纹起始于构件表面,而且通常位于诸如加工过程产生的刀痕、划伤、组织损伤夹杂物及其他表面缺陷造成的应力集中。疲劳对表面状态十分敏感,表面缺陷造成的局部应力集中值叠加在疲劳载荷上,大大加速了裂纹的萌生,剧烈降低了疲劳寿命,简言之,表面完整性决定了构件的疲劳性能,所以表面强化显得尤为重要。

事实证明,凡是能够在构件表面引入残余压应力的工艺,都可以提高构件表面强化,若引入残余拉应力,则会使疲劳强度降低。而疲劳裂纹通常萌生与构件最表层的高拉伸应力区,能抵消这个高位拉应力后,并在构件表层残留一个压应力场的手段被视为延缓金属疲劳的最有效手段之一。能达到这一种目的手段多种多样,喷丸因具有多种多重优势而应用最为广泛。喷丸的研究手段有理论法、实验法、有限元数值模拟法等,理论法已经相当成熟,但限于理想化的前提条件,在实际运用中我比较多限制,实验法结果真是可靠,但极为耗时耗力,有限元数值模拟法,能有效模拟喷丸成型过程,并且省时省力,同时可以根据有限元结果指导实验和工业生产,减少试验费和工业成本,因此抛丸的数值模拟成为近几年来的发展趋势。

关于残余应力延缓疲劳的极力问题,学术界还存在一些争议。王仁智等学者认为引入残余应力的作用主要是通过改变裂纹源萌生的位置(既有表面推移到内部)或通过降低早期裂纹扩展速率来提高疲劳强度,文献同时证明了此观点。而胡乃赛等学者认为表面强化主要降低疲劳裂纹扩展速率而推迟疲劳裂纹萌生。

目前国内研究残余应力的学者很多,但是关于残余应力对裂纹扩展影响扔没有一位学者能够得出较为统一的结论,所以这扔是一个带有进一步研究的问题。

随着计算技术的发展,数值模拟在疲劳研究、疲劳裂纹扩展以及喷丸研究中扮演了非常重要的角色,但到目前为止,鲜有学者将疲劳裂纹扩展研究与喷丸研究结合在一起进行研究,而二者结合研究会对数值模拟技术的发展产生很大的影响,也扩大了其各自研究领域。最重要的是,二者的有机结合,可为工业应用提供参要的参数依据。

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