機(jī)翼緣條噴丸強(qiáng)化變形模擬與參數(shù)優(yōu)化

張 煒，劉立彬，夏明莉，王永軍，肖旭東，何俊杰

（1.中航飛機(jī)西安飛機(jī)分公司，西安 710089；2.中國人民解放軍駐西飛公司軍事代表室，西安 710072；3.西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，西安 710072）

噴丸強(qiáng)化工藝廣泛應(yīng)用于航空航天和汽車等領(lǐng)域中結(jié)構(gòu)件的表面處理，在噴丸強(qiáng)化工藝中通過高速彈丸撞擊工件表面，在表層形成均勻的殘余壓應(yīng)力，可以有效地提高工件的疲勞壽命[1-3]。

噴丸殘余壓應(yīng)力可以阻止裂紋的萌生和發(fā)展，同時(shí)對于非對稱結(jié)構(gòu)件，其在均勻殘余壓應(yīng)力的作用下會產(chǎn)生一定的整體變形，需要調(diào)整不同位置的噴丸強(qiáng)度以減小整體變形量。飛機(jī)的機(jī)翼緣條是連接飛機(jī)機(jī)翼和中央翼的重要結(jié)構(gòu)件，如圖1所示，呈非對稱結(jié)構(gòu)，制造精度要求較高，噴丸強(qiáng)化后會產(chǎn)生整體彎曲變形。

噴丸變形的直接誘因是噴丸殘余應(yīng)力，可以通過解析計(jì)算[4-5]、數(shù)值模擬[6-7]和試驗(yàn)等方法建立噴丸參數(shù)與噴丸殘余應(yīng)力之間的關(guān)系。噴丸試驗(yàn)后可以利用X射線衍射等[8-9]方法測量噴丸殘余應(yīng)力，結(jié)合不同噴丸參數(shù)下的殘余應(yīng)力測量值可以建立噴丸參數(shù)與噴丸殘余應(yīng)力之間的關(guān)系。

可以利用有限元模擬方法分析噴丸殘余應(yīng)力作用下的工件變形。為便于計(jì)算，一般采用等效模擬的方法，具體有等效熱載荷法[10-11]、面內(nèi)擠壓法[12]及直接應(yīng)力法[13-14]。Gariépy等[13]研究了大尺寸零件的噴丸變形模擬方法，通過將彈丸撞擊模擬獲得的平均應(yīng)力場引入大尺寸零件的有限元模型中模擬零件的變形。

本……