引文摘要：針對(dui)彈(dan)簧材料，采用彈(dan)丸(wan)和靶材的彈(dan)塑性碰撞模型，模擬計算了不同噴丸(wan)參數(shu)對(dui)噴丸(wan)殘(can)(can)余(yu)應力場的影響。結果表(biao)明，靶材表(biao)層的整體殘(can)(can)余(yu)應力水平及其分布規律與X射(she)線(xian)應力測試(shi)結果大致吻合(he)。

 一、 前言

    在眾多的機械零件中，彈簧材料的抗拉強度和屈強比幾乎名列前矛，服役條件也十分苛刻，其質量和優劣直接影響著整機的性能。表面噴丸強化處理，是彈(dan)(dan)簧制造過(guo)程中的(de)關鍵工序，可以(yi)有效提高彈(dan)(dan)簧的(de)疲(pi)勞斷(duan)裂抗力等。

    隨著計算機技術的(de)發展(zhan)，有(you)(you)限元分(fen)析軟件經過不斷擴充(chong)與改進，可(ke)以求解諸(zhu)如金屬成(cheng)形以及高速碰撞等三維非線性力學(xue)問(wen)題(ti)。然而，目前有(you)(you)關(guan)噴丸強化模似計算方面的(de)工作非常有(you)(you)限，主(zhu)要(yao)是在處理彈(dan)丸與靶材的(de)彈(dan)塑性碰撞問(wen)題(ti)時(shi)存在某些困難。

    本(ben)文(wen)將針對(dui)彈(dan)簧材料，利(li)用ANSYS/LS-DYNA有限元分析(xi)軟件，嘗試(shi)采用彈(dan)丸(wan)(wan)和靶材的彈(dan)塑(su)性碰(peng)撞模型，模擬計算不同覆蓋率、彈(dan)丸(wan)(wan)速度及彈(dan)丸(wan)(wan)尺寸(cun)等(deng)參(can)數對(dui)噴丸(wan)(wan)殘(can)余應(ying)力場(chang)的影響(xiang)。

二、材料及試驗方法

    模(mo)擬(ni)碰(peng)撞體(ti)系包括彈簧鋼靶(ba)材(cai)和高硬度鋼丸，使用雙線性(xing)(xing)各項同性(xing)(xing)硬化材(cai)料(liao)模(mo)型，靶(ba)材(cai)和彈丸的主要力學參料(liao)列于(yu)表中

    噴丸(wan)有限元(yuan)(yuan)計算模(mo)型，其對(dui)稱面即(ji)XOZ面，采用ANSYS/LS-DYNA分(fen)析軟件。為了模(mo)擬無限大三(san)維實體，在模(mo)型的(de)側(ce)面和(he)底面均施加非反射邊(bian)界(jie)(jie)條(tiao)件，可以防止應力(li)波在邊(bian)界(jie)(jie)處發生反射，以免影響到(dao)噴丸(wan)區域的(de)計算結果。靶材上方有4層彈丸(wan)，顯示動(dong)力(li)分(fen)析單(dan)元(yuan)(yuan)，靶材模(mo)型尺寸12RX6RX10MM,R彈丸(wan)半徑(jing)0.6-1mm,碰撞區域網格單(dan)元(yuan)(yuan)尺寸為0.1mm,單(dan)元(yuan)(yuan)數量約(yue)110000個(ge)。

   四(si)層彈(dan)丸疊加方(fang)式，利用該方(fang)法可以實現在靶(ba)材表面平(ping)均覆蓋，即通過(guo)增加彈(dan)丸層數來(lai)實現100%的覆蓋率。考(kao)慮(lv)到彈(dan)丸和靶(ba)材碰(peng)撞的實際情況，靶(ba)材上方(fang)4層彈(dan)丸被視為彈(dan)塑性(xing)體。分析過(guo)程(cheng)中(zhong)，彈(dan)丸內所(suo)有節點(dian)的自由度都耦合(he)到其質量中(zhong)心上，可以縮(suo)短顯式分析計算時間。

下期(qi)文(wen)章將討論(lun)實驗測試的結果與總結。