大量弹丸随机分布的薄壁件喷丸强化形变仿真

利用有限元与离散元(FEM–DEM)耦合方法对薄壁件喷丸强化过程中的形变特征进行了仿真,建立以Almen试片为对象的大量弹丸随机分布喷丸强化模型,并采用喷丸试验进行验证.模型中平直薄壁试片经随机弹丸喷丸强化后呈弧状向上翘曲,形变特征与实际Almen试片喷丸形变一致,当喷丸气压由0.07 MPa增加至0.11 MPa时,模拟弧高由0.340 mm增加到0.521 mm,弧高值模拟准确率可达95％;随机喷丸强化在Almen试片表面引入的残余应力场沿深度方向呈"S"形倒钩状分布,随着喷丸气压的增大,模拟得到的表面残余压应力由–400 MPa左右增大到–700 MPa左右,与试验测试结果最大误差为11.31％;Almen试片表面粗糙度Ra随喷丸气压增加而增加,模拟粗糙度值由0.476μm增加到0.630μm,模拟最大误差为6.78％.经过对比验证,构建的模型仿真结果与喷丸试验吻合度较高.FEM–DEM耦合随机喷丸模型能够较好地模拟薄壁件形变、残余应力场和表面粗糙度的变化规律.