喷丸强化对 2024 铝合金疲劳性能的影响分 析.pdf

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1、机械设计与制造第1期1O4MachineryDesign&Manufacture2014年1月喷丸强化对2024铝合金疲劳性能的影响分析徐岩松，苟文选，田笑，王强z(1．西北工业大学力学与土木建筑学院，陕西西安710129；2．沈阳飞机设计研究所，辽宁沈阳110035)摘要：以2024铝合金材料为研究对象，开展了表面喷丸处理对材料疲劳性能的影响研究。采用试验方法对比分析了2024铝合金试件在喷丸强化前后的疲劳性能。在此基础上采用ABAQUS有限元软件模拟分析了喷丸强化后试件的残余应力分布规律。两组疲劳试验数据对比分析表明：喷丸强化后2024铝合金材料的

2、疲劳寿命可以提高(1．532．55)倍。有限元分析结果表明：喷丸强化在材料表层引入了残余压应力，从而提高了材料的疲劳性能。分析结果为定量研究喷丸强化对材料疲劳性能的影响提供了参考。关键词：喷丸；疲劳寿命；残余应力；有限元模拟中图分类号：TH16；TU395文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)01—0104—03EfectofShotPeeningonFatigueLifeofAIuminumAlloy2024xuYan-song，GOUWen-xuan，TIANXiao，WANGQiang2(1．CivilEngineeringand

3、Architecture，NorthwesternPolytechnicalUniversity，ShaanxiXi’an710129，China；2．ShenyangAircraftDesignandResearchInstitute，LiaoningShenyang110035，China)Abstract：Aluminumalloy2024／stakenaresearchtarget．andtheeffectofshotpeeningonfatiguelifeisstudied．Fatiguetestiscarriedouttoexploreth

4、e~ffectofshotpeeningontheimprovementoffatigueresistancewithtwogroupspecimens．Inaddition，f^ecommercialsoftwareABAQUS／semployedtobuiltthe3-Dfiniteelement(FE)modelandtoanalysiskdistributionofresidualstressresultedfromshotpeeningThetestresultsshowthatshotpeeningCanimprovethefatiguef

5、ofAluminumalloy2024by(1．53-2．55)times．TheFEAresultsshowedthatshotpeeningintroducedcompressiveresidualstressonthesurfaceofmaterial，whichCanimprovethefatiguelifeofAluminumalloy2024．TheanalysisresultsinthispaperCanprovidereferenceforquantitativelymeasuretheeffectofshotpeeningonfati

6、guelife．KeyWords：ShotPeening；FatigueLife；ResidualStress；FiniteElementSimulation1引言加载设备选用INSTRON8801液压伺服试验机，如图2所示。加载频率为10Hz，应力水平为240MPa，应力比R=0．1。喷丸强化是用高速运动的弹丸撞击靶材，在靶材表面引人残余压应力，从而提高靶材的疲劳性能。因此喷丸强化已被广泛应用于航空、航天等领域，并成为国内外学者研究的重点问题之●-_●●___-●__--_—一l1。文献r‘研究了在不同条件下喷丸强化对Mg一10Gd一3Y合金高I}／

7、￡、＼}J周疲劳性能的影响。文献啊究了喷丸强化对珠光体微合金钢的．疲劳寿命的影响。文献应用有限元研究了喷丸强化的过程以及图1喷丸强化试验件残余应力、表面粗糙度等。文献应用有限元法研究了喷丸强化后Fig．1ShotPeeningExperiment材料表面的特征。文献用有限元软件研究了喷丸残余应力场的三维有限元模型。文献为喷丸强化提高了关键表面的微动疲劳强度。通过疲劳试验，研究喷丸强化对2024铝合金疲劳眭能的影响，并结合有限元软件模拟，分析喷丸强化后的残余应力分布。2疲劳试验试验件如图1所示。尺寸为=2401Tim，Lr=40mm，L3=20mill，

8、R=120mm。疲劳试验件分为A、日两组，每组10件，共20件。A组图2INSTRON8801