卢运鹏，汪崇建

(煤炭科学研究院上海分院， 上海 20030)



喷丸工艺对18Cr2Ni4WA钢残余应力影响的有限元模拟

卢运鹏，汪崇建

(煤炭科学研究院上海分院， 上海 20030)

摘要：采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件模拟了在不同弹丸速度和半径下喷丸强化后18Cr2Ni4WA钢的表层残余应力分布，并进行了试验验证。结果表明：18Cr2Ni4WA钢表层中最大残余压应力随着弹丸速度或弹丸半径的增加均先增大后减小,当弹丸速度为120 m·s-1、弹丸半径为0.6 mm时喷丸强化效果较佳；喷丸后钢表层残余应力分布的模拟结果和试验结果相吻合，证明了模型的准确性。

关键词：ANSYS/LS-DYNA软件；有限元分析；残余应力；喷丸强化

0引言

18Cr2Ni4WA钢是制造采煤机行走轮的材料，其疲劳强度和疲劳寿命对采煤机的使用寿命和采煤效率影响很大[1]。喷丸强化技术是一种十分有效且适用范围广泛的表面强化处理技术[2]，这种技术利用大量高速运动的弹丸撞击金属材料的表面，使其表面发生弹塑性变形，进而产生残余应力场来提高其疲劳强度，延长使用寿命。

采用试验的方法(喷丸后用X射线衍射测强化后材料表层残余应力)成本相对较高,而利用仿真分析的方法能够极大地降低成本，同时能够清楚地了解强化后残余应力随层深分布的情况。为此，作者利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了喷丸强化有限元模型，模拟了不同弹丸速度和弹丸直径喷丸对强化后18Cr2Ni4WA钢表层残余压应力分布的影响并进行了试验验证。

1有限元模型的建立

利用ANSYS有限元软件强大的建模功能和对多物理场耦合问题的求解功能，建立了采煤机行走轮用18Cr2Ni4WA钢喷丸强化的有限元模型，并用ANSYS和LS-DYNA软件相结合的方式进行分析求解[3-5]。……