資源描述：
《單邊缺口拉伸試樣噴丸強(qiáng)化殘余應(yīng)力及其三維應(yīng)力強(qiáng)度因子分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、航空學(xué)報(bào)ActaAeronaut／caetAstronaut／caSin／caJul，252012V01．33No71265．1274ISSN1000-6893CN11-1929／vhttp：／／hkxbbuaaedu．CRhkxb@buaa．eduCI'I文章編號(hào)：1000—6893(2012)071265—10單邊缺IZl拉伸試樣噴丸強(qiáng)化殘余應(yīng)力及其三維應(yīng)力強(qiáng)度因子分析湯英1，張曉晶h*，吳學(xué)仁21，上海交通大學(xué)航空航天學(xué)院，上海2002402．北京航空材料研究院，北京100095摘要：采用有限元計(jì)算軟件ABAQus／Expl-cit建立40Cr鋼單邊缺口拉伸(SEN
2、T)試樣噴丸強(qiáng)化的三維有限元模型，分析各噴丸參數(shù)與強(qiáng)化后殘余應(yīng)力場(chǎng)的關(guān)系。用三維裂紋權(quán)函數(shù)法求解了三維表面裂紋在噴丸殘余應(yīng)力場(chǎng)下的應(yīng)力強(qiáng)度因子，并分析各噴丸參數(shù)對(duì)殘余壓縮應(yīng)力強(qiáng)度因子K。的影響。計(jì)算結(jié)果表明：當(dāng)裂紋尺寸較小時(shí)，表面殘余壓縮應(yīng)力越大，殘余壓縮應(yīng)力強(qiáng)度因子絕對(duì)值一K。。越大；隨著裂紋尺寸的增加，殘余壓應(yīng)力層越深，一K。最大值的發(fā)生位置也越深；當(dāng)裂紋達(dá)到一定尺寸時(shí)，一K。受殘余壓應(yīng)力場(chǎng)深度變化規(guī)律的影響，即殘余壓應(yīng)力場(chǎng)的深度越大，一K。。越大。關(guān)鍵詞：噴丸；有限元；三維權(quán)函數(shù)法；殘余應(yīng)力；應(yīng)力強(qiáng)度因子中圖分類號(hào)：V215文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A噴丸強(qiáng)化常用于提高材料和零件
3、的疲勞強(qiáng)度，是延長(zhǎng)疲勞壽命最有效的表面工程技術(shù)之一[】]。噴丸強(qiáng)化引人的殘余壓應(yīng)力主要從兩個(gè)方面提高材料疲勞性能：一方面噴丸強(qiáng)化降低了零件表面的有效應(yīng)力幅值，并使疲勞裂紋“轉(zhuǎn)移”到材料內(nèi)部，即改變了疲勞裂紋源的萌生位置；另一方面噴丸強(qiáng)化引入的殘余壓應(yīng)力增加了裂紋閉合效應(yīng)，降低裂紋擴(kuò)展的有效應(yīng)力強(qiáng)度因子變程△K“和應(yīng)力比尺，使裂紋擴(kuò)展速率顯著下降。以上兩個(gè)方面在不同結(jié)構(gòu)、不同應(yīng)力水平下所占的權(quán)重不同。當(dāng)疲勞裂紋萌生壽命為疲勞壽命的主要部分時(shí)，疲勞裂紋源萌生位置的改變是提高材料疲勞性能的主要原因；當(dāng)疲勞裂紋擴(kuò)展壽命為主導(dǎo)時(shí)，噴丸引起的裂紋擴(kuò)展速率下降則成為主要影響因素。已有的
4、研究主要集中于噴丸強(qiáng)化對(duì)疲勞極限的影響[2]，并對(duì)此發(fā)展了多種用于獲得噴丸強(qiáng)化引入的殘余應(yīng)力場(chǎng)的試驗(yàn)與數(shù)值分析方法[3。]。近年來，基于斷裂力學(xué)的小裂紋理論對(duì)高強(qiáng)度鋁合金噴丸強(qiáng)化后的疲勞全壽命預(yù)測(cè)取得了較好進(jìn)展。6j。對(duì)于單邊缺El拉伸(SENT)試樣．試驗(yàn)研究表明[7]：80％～90％的疲勞壽命消耗在裂紋長(zhǎng)度小于數(shù)十微米的小裂紋擴(kuò)展階段，因此高精度的三維裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子K是定量分析噴丸強(qiáng)化技術(shù)和進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)的核心。長(zhǎng)期以來許多研究者為發(fā)展和改進(jìn)三維裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子K的求解方法做出了巨大努力。Raju和Jr，Newman[81采用有限元法得到高精度的K解，但對(duì)于復(fù)雜應(yīng)
5、力場(chǎng)，有限元求解的工作量很大。wu等基于二維權(quán)函數(shù)理論[93和片條合成法提出了三收稿日期：2011-09—09：退修日期：2011—11．17：錄用日期：2011—12—19：網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2011—12．2818：17網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWWcnkinet／kcms／detai{／111929V．20111228．1817．004hlml*通訊作者Tel．：021-34207962E-mail：zhangxj76@sjtueducrl{
6、角格式：TangY，ZhangXJ．WuXRAnalysisofresidualstressesandthreedimensionalst
7、ressintensityfactorsforshotpeenedsingle-edge-notch-tensionspecimensActaAeronaut，caetAstronaut／caSin／ca．2012．33(7)：1265-1274湯英．張曉晶，吳學(xué)仁．單邊缺豇拉伸試樣噴丸強(qiáng)化殘余應(yīng)壽及其三維應(yīng)力強(qiáng)度因子分析?航空學(xué)報(bào)．2012．33(7)：1265-1274航空學(xué)報(bào)Jul252012V01．33No．7維裂紋權(quán)函數(shù)解法[】o]．該方法能高效、高精度地求解受任意復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)作用下三維裂紋的K值。但目前針對(duì)不同噴丸參數(shù)引起的殘余應(yīng)力場(chǎng)對(duì)三維裂紋K值影響的分析工作
8、很少。本文采用有限元法分析噴丸參數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力的影響，采用權(quán)函數(shù)法求解各種殘余應(yīng)力下的三維應(yīng)力強(qiáng)度因子，分析噴丸參數(shù)對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響，為SENT試樣噴丸強(qiáng)化工藝的選擇和壽命分析提供參考和分析手段。1數(shù)值模型和方法1．1材料與試樣選用40Cr鋼進(jìn)行噴丸強(qiáng)化數(shù)值模擬研究，其力學(xué)性能如表1所示。采用圖1所示的SENT試樣。表140Cr鋼的力學(xué)性能Table1Mechanicalpropertiesof40Crsteel卜[二肯I—lOO一：I=jk一(a)GeometricconfigurationofspecimenIJI(b)
