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      噴丸 殘余應力場的研究意義?

      2020-04-22 10:44:54

           

       據統計,疲勞失效中,80%以上的裂紋起始于構件表面,而且通常位于諸如加工過程產生的刀痕、劃傷、組織損傷、夾雜物及其他表面缺陷造成的應力集中。疲勞對構件表面狀態十分敏感,表面缺陷造成的局部應力集中值疊加在疲勞載荷上,大大加速了裂紋的萌生,劇烈降低了疲勞壽命,簡言之,表面完整性決定了構件的疲勞性能,所以表面強化顯得尤為重要。

          實際證明,凡是能夠在構件表層引入殘余壓應力的工藝,都可以提高構件疲勞強化,若引入的是殘余拉應力,則會使疲勞強度降低。而且疲勞裂紋通常萌生于構件Z表層的高拉伸應力區,能抵消這個高位拉應力后并在構件表層殘留一個壓應力場的手段被視為延緩金屬疲勞的Z有效手段之一。能達到這一種目的的手段多種多樣,噴丸因具有多種多重優勢而應用Z為廣泛。噴丸的研究手段有理論法、實驗法、有限元數值模擬法等,理論法以經相當成熟,但限于引入過多理想化的前提條件,在實際運用中我比較多限制;實驗法結果真實可考,但極為耗時耗力;有限元數值模擬法能有效模擬噴丸成形過程,并且省時省力,同時可以根據有限元結果指導試驗和工業生產,減少試驗費用和工業生產成本,因此噴丸的數值模擬成為近幾年來的發展趨勢。

          關于殘余壓應力延緩疲勞的極力問題,學術界還存在一些爭議。王仁智等學者認為引入殘余應力的作用主要是通過改變裂紋源萌生的位置(即由表面推移到內部)或通過降低早期裂紋擴展速率來提高疲勞強度,文獻同時證明了此觀點,而胡奈賽等學者認為表面形變強化主要降低疲勞裂紋擴展速率而對推遲疲勞裂紋的萌生期影響不大。但是有文獻卻認為表面強化即可減小裂紋擴展速率亦可顯著推遲裂紋萌生。

          目前國內研究殘余應力的學者很多,但是關于殘余應力對裂紋擴展的影響扔沒有一位學者能夠得出較為統一的結論,所以這扔是一個有待進一步研究的問題。

      隨著計算機技術的發展,數值模擬在疲勞研究、疲勞裂紋擴展研究以及噴丸研究中扮演了非常重要的角色。但到上前為止,鮮有學者將疲勞裂紋擴展研究與噴丸研究結合在一起進行研究,而二者的結合研究會對數值模擬技術的發展產生很大的影響,也擴大了其各自的研究領域,Z重要的是,二者的有機結合,可為工業應用提供重要的參考依據。


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