三维有限元模拟：喷丸强化的能量转化与残余应力研究

"这篇论文是2011年由闰五柱、刘军、温世峰、岳珠峰在西北工业大学力学与土木建筑学院的研究成果，发表在《振动与冲击》期刊第30卷第6期。研究主要关注喷丸过程中能量转化和残余应力分布的规律，并通过建立三维有限元模型进行深入分析。" 本文的核心知识点包括： 1. **喷丸表面强化**：喷丸是一种常用的表面强化技术，通过高速弹丸撞击工件表面，以提高其疲劳寿命和耐腐蚀性。在这个过程中，弹丸的能量被转化为表面变形能，从而产生残余应力。 2. **三维有限元模型**：研究采用三维有限元方法模拟喷丸过程，这是一种数值计算技术，可以精确地模拟复杂几何形状和非线性力学行为，为理解喷丸过程中的能量转化和应力分布提供了有力工具。 3. **力学性能的影响**：研究发现，靶材（即被喷丸处理的材料）的杨氏模量E与屈服强度σy的比值以及应变硬化率对喷丸效率有显著影响。E/σy较大的材料更易于形成有效的残余压应力，而应变硬化率低的材料喷丸效果更好。 4. **屈服强度的作用**：屈服强度的提高会增加最大残余压应力，但会减小残余压应力场的深度，这意味着更高的屈服强度可能导致更集中的表面强化效果。 5. **应变硬化率和喷丸速度**：两者增加都会导致最大残余压应力增大和深度加深，但同时也会减少表面的残余压应力并可能导致应力向拉应力转变，这可能会影响材料的疲劳性能。 6. **能量转化角度的分析**：通过分析能量转化率K，研究者为选择喷丸强化材料提供了理论依据，表明考虑材料的力学性能和工艺参数对于优化喷丸过程至关重要。 7. **关键词**：喷丸、能量转化、力学性能、残余应力、有限元法，这些关键词揭示了研究的主要内容和研究方法，对于理解材料科学和工程领域的表面强化技术有重要参考价值。 这篇研究为理解和优化喷丸强化工艺提供了理论支持，对工程实践中材料选择和工艺参数设定具有指导意义。