单丸粒和双丸粒喷丸模型的有限元模拟

为了研究复合喷丸的工艺效果,运用ABAQUS有限元软件模拟喷丸过程,建立了单丸粒和双丸粒的三维有限元模型。研究了弹丸速度、弹丸半径及靶材几何特征对残余应力场和等效塑性应变影响的一般规律,并研究了二次冲击时弹丸速度和弹丸半径对强化效果的影响。单丸粒喷丸模型的仿真结果表明,随着弹丸速度和弹丸半径增大,表面残余压应力、残余压应力最大值及残余压应力层深度均增大,等效塑性应变层深度也随之增大。单丸粒喷丸强化不同几何特征靶材表面时的强化效果从大到小依次为凹槽面、平面、圆柱面和球面。双丸粒喷丸强化在靶材表面引入的残余应力和最大残余应力均大于单丸粒喷丸。当第2个丸粒选择较小的弹丸半径时,可在靶材浅表面形成更大的残余压应力。

喷丸改善Q235B焊接接头残余应力场的数值模拟

目的建立随机喷丸模型,模拟喷丸改善Q235B焊接接头残余应力场。方法首先,建立Q235B焊接接头模型,通过间接耦合法计算焊接残余应力。然后,将残余应力作为初始条件导入焊接接头喷丸模型,研究弹丸直径d、弹丸速度v、弹丸入射角θ和弹丸质量流量r_(m)对焊接接头残余应力场的影响规律。最后,分析喷丸后焊接接头残余应力场的改善情况。结果焊后焊缝横向残余应力σ_(x)和纵向残余应力σ_(z)分别可达227、196 MPa,调整喷丸参数可以消除残余拉应力并引入残余压应力。本仿真范围内,d=1 mm、θ=60°、v=60 m/s、r_(m)=9 kg/min为最优喷丸参数,此时对于σ_(x)和σ_(z),表面残余压应力分别可达-246、-275 MPa,最大残余压应力分别为-306、-310 MPa,最大残余压应力深度分别为0.24、0.27 mm,残余压应力层深度分别为0.78、0.66 mm。结论无论是σ_(x),还是σ_(z),增大d和θ,最大残余压应力深度和残余压应力层深度显著增大;增大v,最大残余压应力、最大残余压应力深度和残余压应力层深度显著增加。因此,喷丸强化能够明显改善Q235B焊接接头残余应力场。