噴丸工藝對18Cr2Ni4WA鋼殘余應力影響的有限元模擬

盧運鵬，汪崇建

(煤炭科學研究院上海分院， 上海 20030)

?

噴丸工藝對18Cr2Ni4WA鋼殘余應力影響的有限元模擬

盧運鵬，汪崇建

(煤炭科學研究院上海分院， 上海 20030)

摘要：采用ANSYS/LS-DYNA有限元軟件模擬了在不同彈丸速度和半徑下噴丸強化后18Cr2Ni4WA鋼的表層殘余應力分布，并進行了試驗驗證。結果表明：18Cr2Ni4WA鋼表層中最大殘余壓應力隨著彈丸速度或彈丸半徑的增加均先增大后減小,當彈丸速度為120 m·s-1、彈丸半徑為0.6 mm時噴丸強化效果較佳；噴丸后鋼表層殘余應力分布的模擬結果和試驗結果相吻合，證明了模型的準確性。

關鍵詞：ANSYS/LS-DYNA軟件；有限元分析；殘余應力；噴丸強化

0引言

18Cr2Ni4WA鋼是制造采煤機行走輪的材料，其疲勞強度和疲勞壽命對采煤機的使用壽命和采煤效率影響很大[1]。噴丸強化技術是一種十分有效且適用范圍廣泛的表面強化處理技術[2]，這種技術利用大量高速運動的彈丸撞擊金屬材料的表面，使其表面發生彈塑性變形，進而產生殘余應力場來提高其疲勞強度，延長使用壽命。

采用試驗的方法(噴丸后用X射線衍射測強化后材料表層殘余應力)成本相對較高,而利用仿真分析的方法能夠極大地降低成本，同時能夠清楚地了解強化后殘余應力隨層深分布的情況。為此，作者利用ANSYS/LS-DYNA有限元軟件建立了噴丸強化有限元模型，模擬了不同彈丸速度和彈丸直徑噴丸對強化后18Cr2Ni4WA鋼表層殘余壓應力分布的影響并進行了試驗驗證。

1有限元模型的建立

利用ANSYS有限元軟件強大的建模功能和對多物理場耦合問題的求解功能，建立了采煤機行走輪用18Cr2Ni4WA鋼噴丸強化的有限元模型，并用ANSYS和LS-DYNA軟件相結合的方式進行分析求解[3-5]。……