TC17钛合金超声喷丸强化残余应力场分析

作者：林爽^*; 蔡晋; 王刚; 师俊东; 徐如雪; 于淼

来源：航空制造技术, 2023, 66(16): 117-123.

DOI：10.16080/j.issn1671-833x.2023.16.117

• 表面强化
• 超声喷丸
• 钛合金
• 残余应力
• 有限元
• 高周疲劳

为探究TC17钛合金超声喷丸强化残余应力场分布状态，基于ABAQUS/Explicit建立了超声喷丸振动系统，结合仿真与试验结果分别探究了0.15 A与0.25 A喷丸强度下TC17钛合金试样的应力场、表面形貌和应变层分布状态。两种喷丸强度下，残余压应力最大值均处于次表面区域。在表面残余应力均值、次表面残余压应力最大值、残余应力层深度方面仿真数值与试验结果差异较小，整体偏差小于15%。随着喷丸强度增加，施密特因子集中分布范围有降低的趋势。0.25 A喷丸强度下应变层与残余压应力层深度分布相近，分别较0.15 A喷丸强度下的深度值提升57.1%与53.3%。高周疲劳结果表明，相比0.15 A喷丸强度，0.25 A喷丸强度下疲劳极限提高4.7%，两种喷丸强度下疲劳寿命均达到107次循环。残余压应力层深度在高载荷低循环下作用较小，在低载荷高循环下对裂纹萌生的抑制作用增加，较高的表面残余压应力及较深的残余压应力层深度对抑制残余拉应力引起的疲劳失效效果更显著。

• 单位
  中国航发沈阳发动机研究所; 沈阳航空航天大学