鋼板噴丸處理殘余應力場和表面粗糙度數值模擬

強 斌， 李亞東， 顧 穎， 楊元錄

(1.西南交通大學土木工程學院，四川 成都 610031;2.江蘇中泰橋梁鋼構股份有限公司，江蘇 泰州 214521)

噴丸技術利用鑄鐵或陶瓷丸以一定的速度沖 擊結構件，使其表面產生不均勻的塑性變形.噴丸技術被用來對橋梁用鋼板進行表面處理，其功效主要體現在3個方面:一是可以對鋼板表面進行除銹;二是使表面粗糙度達到涂裝要求;三是噴丸會導致表層有限深度內產生殘余壓應力，有利于抑制疲勞裂紋的萌生和擴展，提高了結構件的使用壽命［1-3］.

眾多學者對噴丸技術進行了大量的研究.鑒于噴丸處理的試驗研究非常耗時費力，相比之下大型商用有限元軟件如ABAQUS、ANSYS等可以直觀地展示整個動態噴丸過程，方便進行參數研究，因而得到了更多應用.

對噴丸過程的計算機模擬，已發展了多種模型.Hong等［4］建立了單丸有限元模型，分析了彈丸直徑、沖擊速度、入射角度和噴射次數對靶材表面殘余應力的影響.Meo等［5］建立了單丸的軸對稱模型，驗證了噴丸處理產生的表面殘余壓應力可以有效削弱由于焊接導致的殘余拉應力.然而，噴丸是一個非常復雜的過程，參與噴射的彈丸數量很多，簡單的單丸模型存在一定的局限性.Meguid等［6］發展了單丸、雙丸以及多丸三維模型，分析了單丸情況下彈丸尺寸、速度、形狀對殘余應力的影響，討論了雙丸彈丸間距對等效應力軌跡的作用以及靶材的應變硬化率對塑性區形成和分布的影響.Majzoobi等［7］模擬了……