李进一， 凌 祥， 周建新

(南京工业大学机械与动力工程学院，南京 210009)

超声冲击处理(Ultrasonic Impact Treatment，UIT)是当前广泛采用的一种表面处理方法。该方法利用超声波振动驱动冲击针高速撞击金属表面，使金属表面产生塑性变形和残余压应力，从而提高金属零件的强度、耐腐蚀性、疲劳寿命等多种力学性能［1，2］。

超声冲击处理与传统喷丸方法(玻璃喷丸、铸钢喷丸)具有相同的强化原理，但超声冲击处理执行机构轻巧、使用灵活方便、噪声小、效率高、成本低且节能。目前，国内外对超声冲击机理的研究主要集中在超声冲击处理后，疲劳性能改变上。很多学者都侧重于从具体疲劳试验入手，通过分析疲劳试验的数据来揭示材料的疲劳行为［3～5］。对于同属于冲击处理的喷丸法，国内外有大量数值模拟方面的相关研究［6～13］，但是对于超声冲击处理，利用数值分析的方法对超声冲击处理的过程进行模拟研究的报道则很少。

本工作应用大型有限元软件ABAQUS模拟304不锈钢经超声冲击后残余应力场的分布，分析了冲击速度、针头直径、冲击时间及摩擦力对超声冲击残余应力场的影响，并研究不同覆盖率对残余应力场分布的影响，为理解超声冲击强化机理，优化工艺参数提供一定的依据。

1 数值分析模型

1.1 超声冲击强化数值模拟方法

超声冲击强化过程是多个冲击针头反复撞击工件表面的过程，在针头冲击作用下，工件表层产生不均匀的弹塑性变形，其结果除在表面留下凹坑外，主要是形成表层残余压应力场，以提高工件疲劳寿命。……